民國115年 高考三級 機械工程 機械製造學
第5題
請說明並比較金屬粉末射出成型技術與傳統粉末冶金技術在下列四個 特性上的差異： 成形方式； 粉末粒度； 產品密度與強度； 設計 自由度與精度。（20 分）
題目
請說明並比較金屬粉末射出成型技術與傳統粉末冶金技術在下列四個 特性上的差異： 成形方式； 粉末粒度； 產品密度與強度； 設計 自由度與精度。（20 分）
參考解答（AI 生成，非官方）
- 一、總說：金屬粉末射出成型（metal injection molding, MIM）結合塑膠射出成型與傳統粉末冶金（powder metallurgy, PM），兩者皆以金屬粉末為原料，但成形、脫脂與燒結路線不同，因而在粉末規格、密度、精度與設計自由度上呈現差異。
- 二、成形方式：MIM先將細金屬粉與高分子黏結劑混煉成餵料（feedstock），以射出機充填模穴，經脫脂（debinding）移除黏結劑後高溫燒結；傳統PM則將粉末與潤滑劑在模具中單軸壓製成生胚，再燒結。MIM適合複雜小型零件，PM適合較大、形狀較簡單之零件。
- 三、粉末粒度：MIM需細粉末，粒徑約1至20微米，以利餵料流動、燒結緻密化與微細特徵成形，但細粉表面積大、黏結劑用量高、成本較高；傳統PM常用20至100微米以上之粉末，流動性與壓縮性較佳、價格較低，但燒結後孔隙較多。
- 四、產品密度與強度：MIM燒結密度可達95%至99%理論密度，孔隙細小且均勻，強度、延性與疲勞性質接近鍛造材，並可進行熱處理；傳統PM因壓製密度限制，常見85%至95%密度，殘留孔隙會降低強度與韌性，必要時以滲銅或二次壓製改善。
- 五、設計自由度與精度：MIM可成形三維複雜形狀、倒勾、薄壁與細小特徵，設計自由度明顯較高，但燒結收縮率常約15%至20%，模具與製程控制要求高；傳統PM受單軸壓製限制，適合軸對稱或二維輪廓，尺寸精度穩定但複雜特徵需後加工。批量大且形狀複雜者宜MIM，大型且形狀簡單者宜PM。
AI 依官方試題文字產生的參考解答，非考選部公告答案，內容僅供備考參考。