金属粉末注射成型作为一种近净成形技术，因其能够高效生产复杂形状、高精度金属零件，在医疗器械、消费电子、汽车工业等领域得到广泛应用。然而，成型过程中的收缩率控制一直是影响产品尺寸精度和性能稳定性的核心难题。从原料配比到烧结工艺，收缩率的波动可能直接导致零件报废，因此系统性地分析影响因素并制定控制策略具有重要工程意义。
一、收缩现象的机理与阶段划分
金属粉末注射成型工艺的收缩主要发生在两个阶段：脱脂过程中的粘结剂去除和高温烧结致密化。根据热力学原理，脱脂阶段因有机物挥发会产生约1%-3%的线性收缩，而烧结阶段由于粉末颗粒间的扩散传质和孔隙消除，收缩率可达15%-20%。
值得注意的是，收缩并非各向同性。当粉末粒径分布呈双峰特征时，横向收缩率可能比纵向高0.5%-1.2%。这种差异与注射过程中分子链取向和粉末颗粒的定向排列密切相关。
二、影响收缩率的关键变量分析
1、原料体系设计
粉末特性是基础变量，当粉末装载量从58%提升至62%，17-4PH不锈钢的线性收缩率标准差从0.25%降至0.15%。
粘结剂配方同样关键。石蜡-聚丙烯-硬脂酸的三元体系虽成本低，但脱脂阶段易产生毛细管断裂，造成收缩不均。
2、工艺参数优化
注射阶段模温差异会埋下隐患。当模具温度从30℃升至50℃，喂料剪切粘度下降23%，但过高的温度会导致熔体前沿流速差异，使齿轮类零件齿顶与齿根收缩差扩大至0.8%。
烧结工艺的精准调控更为重要。真空烧结虽然能获得更纯净的微观组织，但升温速率超过5℃/min时，316L不锈钢的晶界扩散会滞后于体积扩散，产生异常晶粒生长。
金属粉末注射成型的收缩控制已从经验主导迈向科学调控阶段，随着多尺度模拟、智能传感和新型材料体系的融合发展，有望实现"一次成型即达标"的[敏感词]目标，为精密制造领域开辟更广阔的应用空间。