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4D打印不可或缺的关健技术——粉末注射成型技术


 

发布日期:[2024/1/26]
 

核心提示: 所谓的4D打印技术,准确地说是一种能够自动变形的材料。把这种可自动变形的材料放入水中,它就能按照产品的设计自动折叠成相应
所谓的4D打印技术,准确地说是一种能够自动变形的材料。把这种可自动变形的材料放入水中,它就能按照产品的设计自动折叠成相应的形状,是不是够新奇够神奇呢!其实道理很简单,当下市场上炒得热火朝天的4D打印概念,其主线就是——“记忆合金”。记忆合金是一种原子排列很有规则、体积变为小于0.5%的马氏体相变合金。这种合金在外力作用下会产生变形,当把外力去掉,在一定的温度条件下,能恢复原来的形状。由于它具有百万次以上的恢复功能,因此叫做“记忆合金”。当然它不可能像人类大脑思维记忆,更准确地说应该称之为“记忆形状的合金”。此外,记忆合金还具有无磁性、耐磨耐蚀、无毒性的优点,因此应用十分广泛。科学家们现在已经发现了几十种不同记忆功能的合金,比如钛-镍合金,金-镉合金,铜-锌合金等。
需要提出的是,包括钛-镍合金在内的一众“记忆合金”,其生产工艺中有一个不可或缺的关健技术,那就是——粉末冶金技术!
在现实中,作为粉末冶金领域的新技术,金属注射成形(MIM)已成为生产钛合金复杂形状零件的合适工艺。
资料显示,金属、陶瓷粉末注射成形(MIM)是一种新的金属、陶瓷零部件制备技术。是一项新的制造技术,美国加州Parmatech公司于1973年发明,八十年代初欧洲许多国家以及日本也都投入极大精力开始研究该技术,并得到迅速推广。特别是八十年代中期,这项技术实现产业化以来更获得突飞猛进的发展,每年都以惊人的速度递增。到目前为止,美国、西欧、日本等十多个国家和地区有一百多家公司从事该工艺技术的产品开发、研制与销售工作。
它是将聚合物注射成形技术引入粉末冶金领域而生成的一种全新零部件加工技术。该技术应用塑料工业中注射成形的原理,将金属、陶瓷粉末和聚合物粘结剂混炼成均匀的具有粘塑性的流体,经注射机注入模具成型再脱除粘结剂后烧结全致密化而制得各种零部件。
近几十年来,金属注射成形(MIM)作为粉末冶金新技术,发展势头迅猛,能应用的材料体系包括:Fe-Ni合金、不锈钢、工具钢、高比重合金、硬质合金、钛合金、镍基超合金、金属间化合物、氧化铝、氧化锆等。也就是说,金属注射成形(MIM)这样一种粉末冶金领域的新技术,是制备4D打印关健材料——“记忆合金”所不可或缺的关健技术!
根据相关的研究统计资料显示,粉末注射成形的材料已经从早期的铁基、硬质合金、陶瓷等对杂质含量不敏感,性能要求不是非常苛刻的体系,发展到了镍基高温合金、钛合金和铌材料。材料应用领域也从结构材料向功能材料发展、如热沉材料、磁性材料和形状记忆合金。材料结构也从单一均匀结构向复合结构发展。金属工注射成形技术可实现多种不同成分的粉末同时成形,因而能够得到具有三明治形式的复合结构。例如将316L不锈纲和17-4PH合金复合,能够实现力学性能的连续可调。粉末注射成形的一个重要发展方向与与微系统技术密切相关。在与微系统技术密切相关。在与微系统相关的领域中,如电子信息、微化学、医疗器械等,器件不断小型化,功能更加复合化。而粉末注射成形技术提供了实现的可能。微注射成形技术是对传统注射成形技术的改进。它是针对零件尺寸结构小到1um所开发的成形技术,基本工艺与传统注射成形一致,但原料粉末粒度更小。采用微注射成形技术已经开发出了表面微结构精度10um的微流体装置,尺寸为350um~900um的不锈钢零件;实现了不同材料成分、复合结构的共烧结或共连接,获得了磁性/非磁性、导体/非导体微型复合零件。
近期市场在4D打印概念的炒作思路上,开始只是从“记忆合金”到“光敏树脂”,而未来必然即将展开对“粉末冶金技术”的深度挖掘!
华升股份(600156):
绝对是4D打印深藏不露的新龙头,公司旗下的湖南英捷高科技有限责任公司是一家极富创新精神和凝聚力的高科技公司,以我国粉末冶金行业领军人物黄伯云院士为核心,一大批博士、硕士等高级人才构建了一支具有强大的凝聚力和高素质的研发团队。凭借旗下的湖南英捷高科技有限责任公司在金属、陶瓷粉末注射成形技术(MIM)领域的龙头优势地位,华升股份(600156)俨然将成为4D打印概念新的龙头品种。
东睦股份(600114):
东睦股份是国内粉末冶金制品的龙头企业,国内市场占有率达到20%以上,并且自上世纪90年代以来一直保持着技术和研发上的绝对优势。粉末冶金制品拥有诸多强度、硬度上的优良特性,能够代替部分切削件,并且能够节省材料和加工能源,主要应用于汽车零配、空调压缩机等关键部件的加工成型。
江粉磁材(002600):
公司(原江门市粉末冶金厂有限公司)成立于1975年,是目前国内最大的铁氧体磁性材料元件制造商之一。2012年12月,公司拟与东睦集团共同出资8000万元(公司出资3200万元,占40%)成立合资公司东睦新材料。该公司拟生产经营各类粉末冶金制品。预计2013年6月开始建设,2014年6月建成并逐步投产。

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