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LABOX-110 vs LABOX-125:你的实验到底需要多大压力和电流?

  • 发布日期:2026-08-16      浏览次数:9
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      LABOX‑100系列整机
      设备原理:脉冲通电加压烧结(SPS / 放电等离子烧结),利用直流脉冲电流通过石墨模具与粉体,依靠焦耳热 + 颗粒间等离子活化,同步施加压力,实现低温、快速烧结,抑制晶粒长大,适合新材料研发小试样制备。LABOX‑110、LABOX‑125 属于 LABOX‑100 桌面台式系列,由 Sinter Land 制造、NJS 日本销售,面向高校、科研院所新材料实验室研发,紧凑型一体化桌面机型NJS。

      一、核心技术参数对比NJS

      表格
      项目LABOX‑110LABOX‑125
      最大脉冲输出电流1000A2500A
      最大加压10kN(1.02 吨)10kN(1.02 吨)
      加压驱动AC 伺服电机,非液压AC 伺服电机,非液压
      Z 轴行程50mm,全开高度 150mm50mm,全开高度 150mm
      样品台尺寸φ70mmφ70mm
      最高温度2500℃,常用 2200℃2500℃,常用 2200℃
      脉冲设置ON:1‑999ms;OFF:1‑99ms 可调ON:1‑999ms;OFF:1‑99ms 可调
      真空腔体水冷卧式圆筒一体化不锈钢腔体水冷卧式圆筒一体化不锈钢腔体
      极限真空6Pa(回转泵)6Pa(回转泵)
      气氛模式真空、惰性气体、大气真空、惰性气体、大气
      整机尺寸 (W×D×H)1100×820×1700 mm1200×840×1963 mm
      整机重量约 530 kg约 680 kg
      测温方式热电偶 + 红外高温计双模式热电偶 + 红外高温计双模式
      核心差异:脉冲电流能力,110 最大 1000A;125 最大 2500A;加压、温度、腔体结构一致;125 电源功率更大,可适配更大模具、更高导热材料烧结。

      二、整机关键硬件特点

      1. 自研逆变直流脉冲电源
        区别传统 SPS 工频电源,逆变式直流脉冲,整机功耗大幅降低;脉冲宽度自由可编程,可调控颗粒间放电等离子效应,适配金属、陶瓷、复材不同烧结机理,可抑制晶粒异常长大NJS。
      2. AC 伺服电机加压系统(无液压)
        摒弃传统油压,伺服闭环压力控制,压力响应快、压力曲线可编程;整机静音,无液压油泄漏风险;压力精度高,适合小试样精密工艺开发,压力‑时间曲线完整记录,实验可复现NJS。
      3. 水冷卧式真空腔体
        大开口腔门,装取石墨模具方便;腔体水冷,连续高温长时间运行热稳定性好;配置观察视窗;支持真空、氩气等惰性气氛,也可大气烧结;标配皮拉尼真空计,实时监测腔体内真空状态。
      4. 一体化桌面紧凑型设计
        脉冲电源、真空机组、加压机构、触控控制系统全部集成,带脚轮,无需复杂现场管路改造;实验室普通楼面即可安放,不需要大型设备地基;触摸屏人机交互,温度、升温速率、压力、脉冲时序全部可编程存储工艺配方,新手也可操作;具备多重安全互锁保护。
      5. 升温速率能力
        升温速率 100‑500℃/min,快速升降温,完整烧结周期短;对比热压、热等静压,大幅缩短实验周期,适合高通量材料配方筛选研发。

      三、两款型号选型分析

      LABOX‑110(1000A)

      ✅适用场景:
      • 小尺寸陶瓷、纳米粉体、热电材料、金属间化合物、小型硬质合金试样;模具直径≤φ20mm 小试样;

      • 以绝缘陶瓷、低热导率材料为主,不需要超大电流;

      • 预算有限,基础 SPS 工艺开发,高校常规教学科研。

      局限:高导电金属大尺寸模具,大截面试样会出现电流不足,升温受限。

      LABOX‑125(2500A)

      ✅适用场景:
      • 高导电金属基复合材料、大块金属、金属陶瓷;更大截面石墨模具;

      • 需要大电流输入,焦耳热大的试样;

      • 兼顾绝缘陶瓷 + 金属类多元样品,一台设备覆盖更广材料体系;

      • 课题组多方向共用,材料种类复杂的实验室首1选。

      两者压力上限均为 10kN,压力能力一致;唯1分水岭是最大脉冲电流输出,不是压力。

      四、典型应用范围

      1. 精细陶瓷:氧化铝、氧化锆、氮化铝、碳化硅、硼化物等难烧结陶瓷致密化;

      2. 金属材料:纳米金属粉末、高熵合金、金属玻璃、硬质合金;

      3. 功能材料:热电材料、磁性材料、梯度功能材料 FGM;

      4. 复合材料:金属‑陶瓷复材、碳纳米管 / 石墨烯增强复合材料;

      5. 多孔材料制备、异种材料扩散焊接、粉体快速固结;

      6. 抑制晶粒长大,保留纳米原始颗粒组织,制备纳米晶块体材料。

      五、设备优势

      1. 桌面小型 SPS,对比大型工业 SPS 设备,占地小、功耗低、投入成本更低,专门面向研发,不面向大批量生产;

      2. 伺服加压无液压油,实验室环境友好,维护简单;

      3. 脉冲参数精细化可调,便于机理研究,工艺数据完整记录,论文实验数据可靠性高;

      4. 支持多种气氛,可处理易氧化粉体;

      5. 升温速度快,低温短时间烧结,保护亚稳相、纳米相不粗化。

      六、短板与注意点

      1. 最大压力仅 10kN,不适合需要高压力(几十 kN 级别)的工艺;

      2. 回转泵极限真空 6Pa,不是高真空机组;对超高真空需求需要选配分子泵选项;

      3. 定位研发小试样,试样尺寸受 φ70 样品台限制,不能做大尺寸量产件;

      4. 石墨模具耗材持续成本;高温操作需规范防护。

      七、可选配件

      • 分子泵高真空单元;

      • 手套箱联动模块(LABOX‑GH 版本,隔绝空气处理易氧化粉末)NJS;

      • 红外测温升级模块;

      • 数据采集软件;

      • 各类石墨模具工装套件。

      八、选型建议总结

      1. 主要做陶瓷、小试样,优先选 LABOX‑110;

      2. 同时大量做金属、金属陶瓷,模具尺寸偏大,直接选 LABOX‑125;

      3. 该系列全部为研发型桌面 SPS,不适合量产。


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