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News / 新闻动态
粉末冶金研究先进设备-放电等离子烧结系统(SPS)
随着高新技术产业的发展,新型材料特别是新型功能材料的种类和需求量不断增加,材料新的功能呼唤新的制备技术。放电等离子烧结(Spark Plasma Sintering,简称SPS)是制备功能材料的一种全新技术,它具有升温速度快、烧结时间短、组织结构可控、节能环保等鲜明特点,可用来制备金属材料、陶瓷材料、复合材料,也可用来制备纳米块体材料、非晶块体材料、梯度材料等。放电等离子烧结系统(SPS)国内外SPS的发展与应用状况SPS技术是在粉末颗粒间直接通入脉冲电流进行加热烧结,因此在有的文献上也被称为等离子活化烧结或等离子辅助烧结(plasmaactivatedsintering-PAS或plasma-assistedsintering-PAS)[1,2]。早在1930年,美国科学家就提出了脉冲电流烧结原理,但是直到1965年,脉冲电流烧结技术才在美、日等国得到应用。日本获得了SPS技术的专利,但当时未能解决该技术存在的生产效率低等问题,因此SPS技术没有得到推广应用。1988年日本研制出第一台工业型SPS装置,并在新材料研究领域内推广使用。1990年以后,日本推出了可用于工业生产的SPS第三代产品,具有10~100t的烧结压力和脉冲电流5000~8000A。最近又研制出压力达500t,脉冲电流为25000A的大型SPS装置。由于SPS技术具有快速、低温、高效率等优点,近几年国外许多大学和科研机构都相继配备了SPS烧结系统,并利用SPS进行新材料的研究和开发[3]。1998年瑞典购进SPS烧结系统,对碳化物、氧化物、生物陶瓷等材料进行了较多的研究工作。国内近三年也开展了用SPS技术制备新材料的研究工作,引进了数台SPS烧结系统,主要用来烧结纳米材料和陶瓷材料。SPS作为一种材料制备的全新技术,已引起了国内外的广泛重视。SPS的烧结原理等离子体和等离子加工技术SPS是利用放电等离子体进行烧结的。等离子体是物质在高温或特定激励下的一种物质状态,是除固态、液态和气态以外,物质的第四种状态。等离子体是电离气体,由大量正负带电粒子和中性粒子组成,并表现出集体行为的一种准中性气体。等离子体是解离的高温导电气体,可提供反应活性高的状态。等离子体温度4000~10999℃,其气态分子和原子处在高度活化状态,而且等离子气体内离子化程度很高,这些性质使得等离子体成为一种非常重要的材料制备和加工...
2019 - 11 - 08
粉末冶金研究先进设备-放电等离子烧结系统(SPS)
随着高新技术产业的发展,新型材料特别是新型功能材料的种类和需求量不断增加,材料新的功能呼唤新的制备技术。放电等离子烧结(Spark Plasma Sintering,简称SPS)是制备功能材料的一种全新技术,它具有升温速度快、烧结时间短、组织结构可控、节能环保等鲜明特点,可用来制备金属材料、陶瓷材料、复合材料,也可用来制备纳米块体材料、非晶块体材料、梯度材料等。放电等离子烧结系统(SPS)国内外SPS的发展与应用状况SPS技术是在粉末颗粒间直接通入脉冲电流进行加热烧结,因此在有的文献上也被称为等离子活化烧结或等离子辅助烧结(plasmaactivatedsintering-PAS或plasma-assistedsintering-PAS)[1,2]。早在1930年,美国科学家就提出了脉冲电流烧结原理,但是直到1965年,脉冲电流烧结技术才在美、日等国得到应用。日本获得了SPS技术的专利,但当时未能解决该技术存在的生产效率低等问题,因此SPS技术没有得到推广应用。1988年日本研制出第一台工业型SPS装置,并在新材料研究领域内推广使用。1990年以后,日本推出了可用于工业生产的SPS第三代产品,具有10~100t的烧结压力和脉冲电流5000~8000A。最近又研制出压力达500t,脉冲电流为25000A的大型SPS装置。由于SPS技术具有快速、低温、高效率等优点,近几年国外许多大学和科研机构都相继配备了SPS烧结系统,并利用SPS进行新材料的研究和开发[3]。1998年瑞典购进SPS烧结系统,对碳化物、氧化物、生物陶瓷等材料进行了较多的研究工作。国内近三年也开展了用SPS技术制备新材料的研究工作,引进了数台SPS烧结系统,主要用来烧结纳米材料和陶瓷材料。SPS作为一种材料制备的全新技术,已引起了国内外的广泛重视。SPS的烧结原理等离子体和等离子加工技术SPS是利用放电等离子体进行烧结的。等离子体是物质在高温或特定激励下的一种物质状态,是除固态、液态和气态以外,物质的第四种状态。等离子体是电离气体,由大量正负带电粒子和中性粒子组成,并表现出集体行为的一种准中性气体。等离子体是解离的高温导电气体,可提供反应活性高的状态。等离子体温度4000~10999℃,其气态分子和原子处在高度活化状态,而且等离子气体内离子化程度很高,这些性质使得等离子体成为一种非常重要的材料制备和加工...
2019 - 11 - 08
超细粉体的分级技术及其典型设备
超细粉料不仅是制备结构材料的基础,其本身也是一种具有特殊功能的材料,为精细陶瓷、电子元件、生物工程处理、新型打印材料、优质耐火材料以及与精细化工有关的材料等许多领域所必需。随着超细粉体在现代工业越来越广泛的应用,粉体分级技术在粉体加工中的地位越来越重要。1、分级的意义在粉碎过程中,往往只有一部分粉体达到粒度要求,如不将已经达到要求的产品及时分离出去,而与未达到粒度要求的产品一起再粉碎,则会造成能源浪费和部分产品的过粉碎问题。此外,颗粒细化到一定程度后,出现粉碎与团聚的现象,甚至因颗粒团聚变大而使粉碎工艺恶化。为此,在超细粉体制备过程中要对产品进行分级,一方面控制产品粒度处于所需的分布范围,另一方面使混合物料中粒度已达到要求的产品及时分离出来,使粗粒返回再粉碎,以提高粉碎效率降低能耗。随着所需粉体细度的提高和产量的增加,分级技术的难度也越来越高,粉体分级问题已成为制约粉体技术发展的关键,是粉体技术中最重要的基础技术之一。因此,对超细粉体分级技术与设备的研究十分必要。大型卧式微米分级机图片来源:某知名粉体装备制造企业2、分级的原理广义的分级是利用颗粒粒径、密度、颜色、形状、化学成分、磁性、放射性等特性的不同而把颗粒分为不同的几个部分。狭义的分级是根据不同粒径颗粒在介质(通常采用空气和水)中受到离心力、重力、惯性力等的作用,产生不同的运动轨迹,从而实现不同粒径颗粒的分级。3、分级机的分类按所用介质可分为干法分级(介质为空气)与湿法分级(介质为水或其它液体)。干法分级的特点是用空气作流体,成本较低,方便易行。但它有两个不足,一是易造成空气污染,二是分级的精度不高。湿法分级用液体作为分级介质,存在较多的后处理问题,即分级后的粉体需要脱水、干燥、分散、废水处理等,但它有着分级精度高、无爆炸性粉尘等特点。按是否具有运动部件可划分为两大类:(1)静态分级机:分级机中无运动部件,如重力分级机、惯性分级机、旋风分离器、螺旋线式气流分级机和射流分级机等。这类分级机构造简单,不需动力,运行成本低。操作及维护较方便,但分级精度不高,不适于精密分级。(2)动态分级机:分级机中具有运动部件,主要指各种涡轮式分级机。这类分级机构造复杂,需要动力,能耗较高,但分级精度较高,分级粒径调节方便,只要调节叶轮旋转速度就能改变分级机的切割粒径,适于精密分级。高性能精细分级机图片来源:某知名粉体装备制造企业4...
2019 - 11 - 07
汽车轻量化设计的金属材料(粉末冶金的机会所在)
1 汽车行业未来发展的2个主力方向,一个是新能源,一个便是汽车轻量化。 2 汽车轻量化的核心在于各个部件新材料的应用。理论分析和试验结果都表明,轻量化是改善汽车能源经济性的有效途径。为了适应汽车轻量化的要求,一些新材料(包括粉末冶金)应运而生并扩大了应用范围。 一、有色金属 以乘用车来说,1973年每辆车所使用的有色合金占全部用材的重量比为5.0%,1980年增至5.6%,而1997年则达到了9.6%。有色合金在汽车上应用量的快速增长是汽车材料发展的大趋势。 1、铝合金 铝的密度约为钢的1/3,是应用最广泛的轻量化材料。以美国生产的汽车产品为例,1976年每车用铝合金仅39kg,1982年达到62kg,而1998年则达到了100kg。 (1)铸造铝合金 汽车工业是铝铸件的主要市场,例如日本,铝铸件的76%、铝压铸件的77%为汽车铸件。铝合金铸件主要应用于发动机气缸体、气缸盖、活塞、进气歧管、摇臂、发动机悬置支架、空压机连杆、传动器壳体、离合器壳体、车轮、制动器零件、把手及罩盖壳体类零件等。铝铸件中不可避免地存在缺陷,压铸件还不能热处理,因此在用铝合金来生产要求较高强度铸件时受到限制。为此在铸件生产工艺上作了改进,铸造锻造法和半固态成型法将是未来较多用的工艺。(2)变形铝合金变形铝合金指铝合金板带材、挤压型材和锻造材,在汽车上主要用于车身面板、车身骨架、发动机散热器、空调冷凝器、蒸发器、车轮、装饰件和悬架系统零件等。 由于轻量化效果明显,铝合金在车身上的应用正在扩大。如1990年9月开始销售的日本本田NSX车采用了全铝承载式车身,比用冷轧钢板制造的同样车身轻200kg,引起全世界的瞩目。NSX全车用铝材达到31.3%,如在全铝车身上,外板使用6000系列合金,内板使用5052-0合金,骨架大部使用5182-0合金;由于侧门框对强度和刚度要求很高,使用以6N01合金为基础、适当调整了Mg和Si含量的合金。在欧美也有用2036和2008合金作车身内外板的。(3)铝基复合材料目前,铝基复合材料在连杆、活塞、气缸体内孔、制动盘、制动钳和传动轴管等零件上的试验或使用显示出了卓越的性能,如本田公司开发成功的由不?钢丝增强的铝基复合材料连杆比钢制连杆降重30%,对1.2L的汽油发动机...
2019 - 11 - 06
世界MIM的发展历史
第 1 篇 MIM 的發展歷史 Chapter 1 – History of MIM Product Development  黑手博士:邱耀Dr. Q (Yau Hung, Chiou) 唐朝黃蘖禪師的《上堂開⽰頌》詩中的⼀句,原句是:「塵勞回脫事非常,緊把繩頭做⼀場;不經⼀番寒徹骨,那得梅花撲⿐香。」,Dr. Q用這句來形容大中華的粉末產業發展,尤其是金屬粉末注射成形(MIM)產業,是什麼樣的因緣際會讓MIM得以在大中華地區如此蓬勃發展呢?人物、產品的機會、製造業的時代潮流成就了MIM產品的應用,是Dr. Q認為的四大關鍵。 1.1 人物     可以用宋代名將岳飛的「滿江紅中的兩句作為MIM產業的代表:『三十功名塵與土;八千里路雲和月』,這兩句詞道盡了兩岸三地從事PIM產業人士的辛酸、歷程,以及堅毅和執著。以下,Dr. Q為大家介紹四位MIM產業的大師級人物,他們帶動MIM在大中華地區發展貢獻卓越,在粉末冶金包含MIM產業中,原任教於美國任色列理工(RPI)的粉末冶金大師R. M. German教授是眾所周知的知名人物,而MIM能在大中華地區的萌芽開始,最早是由甫於臺灣大學退休的黃坤祥教授在1985年自的粉末冶金實驗室(Prof. R. M. German- PMLAB.)引入亞洲。MIM技術帶回到臺灣後,黃教授與同門師弟林舜天教授(Dr. Q的碩、博士班指導教授)推廣此產業至今有30年;同在 1985年,黃坤祥教授應當時于湖南中南大學已退休的黃伯云院士(曾是該校教授與校⻑)到大陸演講,也開始了MIM技術在大中華的生根與散發;而任教於清華大學化工系的張榮語教授導學生進行模流分析,也在1990年代開始了與MIM產業結緣的結緣。Dr. Q有幸於1991~1996年在校學習過程,跨校同時接授兩 位黃、林二位教授的課程指導和洗禮、認可(Dr. Q博士學位口試官包含二位教授的簽認),在畢業後二十幾年,⼀起在大中華業界推廣PIM技術。 1.1.1 Randall M. German教授 - 全球MIM學術與產業的領頭者在2017年于美國聖地牙哥大學退休,他退休前的2016、2017 兩年特別應邀前來上海 粉末冶金年會參與、授課並演講,⼀點也不像是70多歲即將退休的模樣;German教...
2019 - 11 - 04
俄罗斯的粉末冶金及其主要企业概述
研制、生产和应用纳米粉末是俄罗斯粉末冶金的一种潮流,也是俄罗斯粉末冶金的一大亮点。在俄罗斯,雾化法被广泛用于各种粉末的生产,既用于铁粉、钢粉及其他铁基合金粉末的生产,也用于铝粉、铜粉、铅粉、锌粉、难熔金属( 钛、钨) 粉以及以这些有色金属为基的合金粉末的生产。在制备多组分合金粉末时,雾化法特别有效,能保证粉末化学成分的均匀性并获得超细的晶粒结构。另外,俄罗斯正积极发展熔体雾化法,借助于高的冷却速度(107~108℃/s)制备雾化快淬粉末和非晶结构粉末。俄罗斯还研发了高速电脉冲等离子烧结工艺。由于烧结时的高速加热明显抑制了晶粒的长大,从而使材料获得均匀、高致密的纳米结构。采用高速电脉冲等离子烧结工艺制得的纳米结构碳化钨基硬质合金,实现了强度、硬度、抗裂性和耐磨性的完美结合,材料使用性能超过国际领先企业同类产品水平。俄罗斯科技人员还应用高速电脉冲等离子烧结工艺技术,对制备高密度高温超导陶瓷YBaCuO的可能性进行了研究,取得了进展。 1  俄罗斯主要粉末冶金企业 1.1 北方钢铁股份公司北方钢铁股份公司(ОАО Северсталь)位于沃洛果州,是俄罗斯大型的钢铁企业,也是俄罗斯最大的高质量铁粉生产企业,年产铁粉达7000t。空气雾化铁粉具有很高的压实性(达7.15g /cm3)和比水雾化铁粉高的压缩强度(达28MPa)。铁粉的这一独特性能,常被用于复杂形状制品、结构部件、电工制品、摩擦和抗摩擦制品的生产。铁粉的主要用户是汽车厂。该公司开发成功的加铜、加镍、加钼和加钴的合金铁粉,已通过工业试验,并成功地在一些工厂应用。1.2 苏林冶金厂苏林冶金厂( Сулинский мет аллургическ ийзавод)位于俄罗斯南方罗斯托夫州,是俄罗斯大型的冶金企业,也是俄罗斯最大的采用高压水雾化和氧化物还原方法生产铁粉和合金粉末的综合企业。雾化粉和合金粉的年生产能力为80000t。企业已掌握扩散-合金粉末的工业化生产技术,能生产匀质的合金粉末。1. 3 高细散金属粉末科研生产企业高细散金属粉末科研生产企业(ЗАО НППВысокодисперсные мет аллическиепорошки)是在俄罗斯科学院乌拉尔分院冶金研究所基础上于1991年建立的。它是俄罗斯最早的创新企业之一,也是目前世界上掌握金属纳米粉末及其独特产品...
2019 - 11 - 01
什么是粉末冶金,粉末冶金是什么金属零件加工工艺,是什么原理?
粉末冶金是制取金属或用金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)作为原料,经过成形和烧结,制造金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺技术。广义的粉末冶金制品业涵括了铁石刀具、硬质合金、磁性材料以及粉末冶金制品等。狭义的粉末冶金制品业仅指粉末冶金制品,包括粉末冶金零件(占绝大部分)、含油轴承和金属射出成型制品等。工艺特点1、 制品的致密度可控,如多孔材料、好密度材料等;2、 晶粒细小、显微组织均匀、无成分偏析;3、 近型成形,原材料利用率>95%;4、 少无切削,切削加工仅40~50%;5、 材料组元可控,利于制备复合材料;6 、制备难溶金属、陶瓷材料与核材料。工艺基本流程1、制粉制粉是将原料制成粉末的过程,常用的制粉方法有氧化物还原法和机械法。2、混料混料是将各种所需的粉末按一定的比例混合,并使其均匀化制成坯粉的过程。分干式、半干式和湿式三种,分别用于不同要求。3、成形成形是将混合均匀的混料,装入压模重压制成具有一定形状、尺寸和密度的型坯的过程。成型的方法基本上分为加压成型和无压成型。加压成型中应用最多的是模压成型。4、烧结烧结是粉末冶金工艺中的关键性工序。成型后的压坯通过烧结使其得到所要求的最终物理机械性能。烧结又分为单元系烧结和多元系烧结。除普通烧结外,还有松装烧结、熔浸法、热压法等特殊的烧结工艺。5、后处理烧结后的处理,可以根据产品要求的不同,采取多种方式。如精整、浸油、机加工、热处理及电镀。此外,近年来一些新工艺如轧制、锻造也应用于粉末冶金材料烧结后的加工,取得较理想的效果。主要应用粉末冶金产品的应用范围十分广泛,从普通机械制造到精密仪器;从五金工具到大型机械;从电子工业到电机制造;从民用工业到军事工业;从一般技术到尖端高技术,均能见到粉末冶金工艺的身影.典型应用-汽车行业汽车上大量应用了粉末冶金零部件。比如——1.发动机部件为了提高燃油经济性与控制排放,汽车发动机的工作条件变得更加严酷。使用粉末冶金的阀座、阀导向、VCT和链轮等,能够具备高强度、高耐磨损性和优良的耐热性。齿轮2.变速器部件将近终成形的同步器齿环与双重摩擦材料和高强度材料相结合,制作了世界上第一个离合器毂。此外,通过高温烧结的方法,制造了高强度的零部件,如手柄式换挡齿轮和换挡拨叉。汽车中粉末冶金变速器部件主要有:同步器轮毂、同步器环、泊车部件、列移位部件和控制杆等同步器锥环3.减振器部件汽...
2019 - 10 - 31
八种常见金属材料及金属表面处理工艺介绍
八种常见金属材料 1、铸铁——流动性下水道盖子作为我们日常生活环境中不起眼的一部分,很少会有人留意它们。铸铁之所以会有如此大量而广泛的用途,主要是因为其出色的流动性,以及它易于浇注成各种复杂形态的特点。铸铁实际上是由多种元素组合的混合物的名称,它们包括碳、硅和铁。其中碳的含量越高,在浇注过程中其流动特性就越好。碳在这里以石墨和碳化铁两种形式出现。铸铁中石墨的存在使得下水道盖子具有了优良的耐磨性能。铁锈一般只出现在最表层,所以通常都会被磨光。虽然如此,在浇注过程中也还是有专门防止生锈的措施,即在铸件表面加覆一层沥青涂层,沥青渗入铸铁表面的细孔中,从而起到防锈作用。生产砂模浇注材料的传统工艺如今被很多设计师运用到了其他更新更有趣的领域。材料特性:优秀的流动性、低成本、良好的耐磨性、低凝固收缩率、很脆、高压缩强度、良好的机械加工性。典型用途:铸铁已经具有几百年的应用历史,涉及建筑、桥梁、工程部件、家居、以及厨房用具等领域。2、不锈钢——不锈的爱不锈钢是在钢里融入铬、镍以及其他一些金属元素而制成的合金。其不生锈的特性就是来源于合金中铬的成分,铬在合金的表面形成了一层坚牢的、具有自我修复能力的氧化铬薄膜,这层薄膜是我们肉眼所看不见的。我们通常所提及的不锈钢和镍的比例一般是18:10。“不锈钢”一词不仅仅是单纯指一种不锈钢,而是表示一百多种工业不锈钢,所开发的每种不锈钢都在其特定的应用领域具有良好的性能。20世纪初,不锈钢被引入到产品设计领域中,设计师们围绕着它的坚韧和抗腐蚀特性开发出许多新产品,涉及到了很多以前从未涉足过的领域。这一系列设计尝试都是非常具有革命性的:比如,消毒后可再次使用的设备首次出现在医学产业中。不锈钢分为四大主要类型:奥氏体、铁素体、铁素体-奥氏体(复合式)、马氏体。家居用品中使用的不锈钢基本上都是奥氏体。材料特性:卫生保健、防腐蚀、可进行精细表面处理、刚性高、可通过各种加工工艺成型、较难进行冷加工。典型用途:在常用的原色不锈钢中,奥氏体不锈钢是最合适的着色材料,可以得到令人满意的彩色外观及造型。奥氏体不锈钢主要应用于装饰建材、家居用品、工业管道以及建筑结构中;马氏体不锈钢主要用于制作刀具和涡轮刀片;铁素体不锈钢具有防腐蚀性,主要应用在耐久使用的洗衣机以及锅炉零部件中;复合式不锈钢具有更强的防腐蚀性能,所以经常应用于侵蚀性环境。3、锌——一生中的...
2019 - 10 - 30
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