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LABOX‑625/650/675 脉冲通电加压烧结装置|科研级 SPS 系统应用解析

  • 发布日期:2026-08-17      浏览次数:12
    • 制造商:SINTER‑LAND,LABOX‑600 系列为第五代 SPS 设备,交流伺服加压 + 逆变直流脉冲电源,主要面向高校、研究院所材料研发、小批量试样制备,分为 S 型(立式半月腔体)、F 型(横置前开门腔体)两种腔体构型NJS。
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      LABOX‑600系列S型整机
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      LABOX‑675F横置机型

      一、核心参数对比表

      表格
      项目LABOX‑625LABOX‑650LABOX‑675
      最大脉冲输出电流2500A5000A7500A
      最大加压压力60kN(6.12 吨)60kN60kN
      Z 轴行程150mm,开敞高度 250mm150mm,开敞高度 250mm150mm,开敞高度 250mm
      工作台直径φ90 mmφ90 mmφ90 mm
      最高温度2500℃,常规使用 2200℃2500℃,常规使用 2200℃2500℃,常规使用 2200℃
      极限真空6Pa(机械泵标配;可选高真空分子泵 6×10⁻³Pa)6Pa6Pa
      烧结气氛真空、惰性气体、大气环境真空、惰性气体、大气环境真空、惰性气体、大气环境
      升温速率100‑500℃/min 可调100‑500℃/min 可调100‑500℃/min 可调
      腔体版本S 立式半月型 / F 横置前开门S / FS / F
      适用最大试样φ30mm 模具φ40mm 模具φ50mm 模具
      设备重量约 1600kg约 1800kg约 2300kg
      三者压力、温度、行程、真空系统一致,差异仅为脉冲电源输出电流等级,电流越大,可驱动更大石墨模具、更大截面样品、高电阻难烧结材料。

      二、整机核心技术特点

      1. AC 伺服电机加压系统(区别传统液压 SPS)
        摒弃液压油缸,高速响应伺服驱动,加压分辨率高、无漏油污染腔体,压力全程可编程;Z 轴位移 1μm 检测,可记录烧结收缩曲线;电极杆整体水冷,同轴度≤0.02mm,样品受压均匀,避免翘曲、密度梯度缺陷。
      2. 逆变式直流脉冲电源
        脉冲 ON/OFF 时间独立可调(ON:1‑999ms,OFF:1‑99ms);相比老款 SPS 能耗降低约 30%;脉冲可针对导电 / 半导电 / 绝缘陶瓷灵活匹配,实现颗粒表面活化、去除氧化膜,低温快速致密,抑制晶粒长大,适合纳米粉体烧结。
      3. 两种腔体结构选型
      • Type‑S 立式半月腔体:占用空间小,电极拆装维护便捷,适合日常高频小试样科研;

      • Type‑F 横置前开门式:前开门大开口,大型模具拆装更方便,模具吊装更友好,国内高校采购 F 型居多NJS。

      1. 工艺控制与拓展选项

        触摸屏整机控制;温度、压力、电流、气氛、升降温速率全部程序编辑;标配循环水监测保护;可选配件:红外测温仪、高温热电偶、SPS 数据采集分析系统、高真空分子泵单元、Z 轴位置闭环控制、废气处理装置等。

      三、三款型号差异化解析

      LABOX‑625(2500A)

      • 定位:入门科研机型,适合小尺寸试样 φ10‑30mm;

      • 适配:金属合金、导电陶瓷、小尺寸热电材料、金属间化合物;

      • 短板:大尺寸模具、高阻抗绝缘陶瓷(氧化铝、氮化铝等)电流不足,温度上不去;

      • 适合:经费有限、以小试样探索工艺、材料机理研究。

      LABOX‑650(5000A,国内主流采购型号)

      • 定位:通用主力机型,国内高校、科研院所装机量最高,支持 φ10‑40mm 试样;

      • 兼顾导电材料、部分高阻陶瓷、梯度材料、多孔材料;兼顾试样尺寸与采购成本,综合性价比最1优;

      • 大部分科研课题、论文发表、新材料开发均可覆盖。

      LABOX‑675(7500A)

      • 定位:大试样、难烧结材料高配机型,最大支持 φ50mm 样品;

      • 优势:绝缘陶瓷、高电阻率复合材料、大截面坯体,需要大脉冲电流加热石墨模具场景;可做小批量小样试制,兼顾部分预量产需求;

      • 整机电源体积更大,设备重量、供电容量、采购成本更高。

      四、应用范围

      1. 陶瓷材料:碳化硅、氮化硅、氧化铝、氮化铝、复相陶瓷、透明陶瓷;

      2. 功能材料:热电材料、铁电压电、超导材料、磁材料、纳米晶材料;

      3. 金属与复合材料:高熵合金、非晶合金、金属基复合材料、硬质合金;

      4. 多孔材料:梯度多孔、生物医用多孔陶瓷、金属多孔;

      5. 特殊合成:金属间化合物、难熔材料、粉体快速合成。

      工艺优势:低温短时烧结,抑制晶粒长大,制备细晶 / 纳米晶致密试样;可实现多孔到全致密灵活调控,对还原气氛依赖低,样品组织均匀性好。

      五、选型建议

      1. 样品尺寸≤φ30mm,以金属、导电陶瓷为主 → LABOX‑625;

      2. 样品 φ10‑40mm,兼顾陶瓷 + 金属,通用研发,国内1首1选 → LABOX‑650;

      3. 需要 φ40‑50mm 样品、大量绝缘陶瓷、难烧结高阻抗材料、小批量试制 → LABOX‑675;

      4. 腔体:实验室频繁换模具,优先 F 型前开门;追求占地小选 S 型;

      5. 真空需求:普通实验标配机械泵 6Pa;做易氧化、高纯材料,建议选配分子泵高真空组件。

      六、优缺点总结

      ✅优点
      1. 伺服加压,低压控压精度优于传统液压 SPS,无漏油风险;
      2. 逆变脉冲电源能耗更低,脉冲参数灵活可调,纳米材料烧结优势突出;
      3. 整机集成度高,安全保护完1善,数据采集体系完1善,学术圈认可度高;
      4.S/F 双腔体,维护便捷,配件标准化。
      ⚠️局限
      1. 采购与维保成本高;
      2. 最大压力锁定 60kN,不适合需要更大压力场景;
      3. 最高 2200℃长期使用,超高温长时间会损耗石墨模具与电极;
      4. 供电要求高,675 机型需要更大三相供电容量。


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