4D打印不可或缺的關(guān)健技術(shù)——粉末注射成型技術(shù)

核心提示： 所謂的4D打印技術(shù)，準確地說是一種能夠自動變形的材料。把這種可自動變形的材料放入水中，它就能按照產(chǎn)品的設(shè)計自動折疊成相應(yīng)
所謂的4D打印技術(shù)，準確地說是一種能夠自動變形的材料。把這種可自動變形的材料放入水中，它就能按照產(chǎn)品的設(shè)計自動折疊成相應(yīng)的形狀，是不是夠新奇夠神奇呢！其實道理很簡單，當下市場上炒得熱火朝天的4D打印概念，其主線就是——“記憶合金”。記憶合金是一種原子排列很有規(guī)則、體積變?yōu)樾∮?.5%的馬氏體相變合金。這種合金在外力作用下會產(chǎn)生變形，當把外力去掉，在一定的溫度條件下，能恢復(fù)原來的形狀。由于它具有百萬次以上的恢復(fù)功能，因此叫做“記憶合金”。當然它不可能像人類大腦思維記憶，更準確地說應(yīng)該稱之為“記憶形狀的合金”。此外，記憶合金還具有無磁性、耐磨耐蝕、無毒性的優(yōu)點，因此應(yīng)用十分廣泛。科學(xué)家們現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了幾十種不同記憶功能的合金，比如鈦－鎳合金，金－鎘合金，銅－鋅合金等。
需要提出的是，包括鈦－鎳合金在內(nèi)的一眾“記憶合金”，其生產(chǎn)工藝中有一個不可或缺的關(guān)健技術(shù)，那就是——粉末冶金技術(shù)！
在現(xiàn)實中，作為粉末冶金領(lǐng)域的新技術(shù)，金屬注射成形（MIM）已成為生產(chǎn)鈦合金復(fù)雜形狀零件的合適工藝。
資料顯示，金屬、陶瓷粉末注射成形（MIM）是一種新的金屬、陶瓷零部件制備技術(shù)。是一項新的制造技術(shù)，美國加州Parmatech公司于1973年發(fā)明，八十年代初歐洲許多國家以及日本也都投入極大精力開始研究該技術(shù)，并得到迅速推廣。特別是八十年代中期，這項技術(shù)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化以來更獲得突飛猛進的發(fā)展，每年都以驚人的速度遞增。到目前為止，美國、西歐、日本等十多個國家和地區(qū)有一百多家公司從事該工藝技術(shù)的產(chǎn)品開發(fā)、研制與銷售工作。
它是將聚合物注射成形技術(shù)引入粉末冶金領(lǐng)域而生成的一種全新零部件加工技術(shù)。該技術(shù)應(yīng)用塑料工業(yè)中注射成形的原理，將金屬、陶瓷粉末和聚合物粘結(jié)劑混煉成均勻的具有粘塑性的流體，經(jīng)注射機注入模具成型再脫除粘結(jié)劑后燒結(jié)全致密化而制得各種零部件。
近幾十年來，金屬注射成形（MIM）作為粉末冶金新技術(shù)，發(fā)展勢頭迅猛，能應(yīng)用的材料體系包括：Fe-Ni合金、不銹鋼、工具鋼、高比重合金、硬質(zhì)合金、鈦合金、鎳基超合金、金屬間化合物、氧化鋁、氧化鋯等。也就是說，金屬注射成形（MIM）這樣一種粉末冶金領(lǐng)域的新技術(shù)，是制備4D打印關(guān)健材料——“記憶合金”所不可或缺的關(guān)健技術(shù)！
根據(jù)相關(guān)的研究統(tǒng)計資料顯示，粉末注射成形的材料已經(jīng)從早期的鐵基、硬質(zhì)合金、陶瓷等對雜質(zhì)含量不敏感，性能要求不是非常苛刻的體系，發(fā)展到了鎳基高溫合金、鈦合金和鈮材料。材料應(yīng)用領(lǐng)域也從結(jié)構(gòu)材料向功能材料發(fā)展、如熱沉材料、磁性材料和形狀記憶合金。材料結(jié)構(gòu)也從單一均勻結(jié)構(gòu)向復(fù)合結(jié)構(gòu)發(fā)展。金屬工注射成形技術(shù)可實現(xiàn)多種不同成分的粉末同時成形，因而能夠得到具有三明治形式的復(fù)合結(jié)構(gòu)。例如將316L不銹綱和17-4PH合金復(fù)合，能夠?qū)崿F(xiàn)力學(xué)性能的連續(xù)可調(diào)。粉末注射成形的一個重要發(fā)展方向與與微系統(tǒng)技術(shù)密切相關(guān)。在與微系統(tǒng)技術(shù)密切相關(guān)。在與微系統(tǒng)相關(guān)的領(lǐng)域中，如電子信息、微化學(xué)、醫(yī)療器械等，器件不斷小型化，功能更加復(fù)合化。而粉末注射成形技術(shù)提供了實現(xiàn)的可能。微注射成形技術(shù)是對傳統(tǒng)注射成形技術(shù)的改進。它是針對零件尺寸結(jié)構(gòu)小到1um所開發(fā)的成形技術(shù)，基本工藝與傳統(tǒng)注射成形一致，但原料粉末粒度更小。采用微注射成形技術(shù)已經(jīng)開發(fā)出了表面微結(jié)構(gòu)精度10um的微流體裝置，尺寸為350um~900um的不銹鋼零件；實現(xiàn)了不同材料成分、復(fù)合結(jié)構(gòu)的共燒結(jié)或共連接，獲得了磁性/非磁性、導(dǎo)體/非導(dǎo)體微型復(fù)合零件。
近期市場在4D打印概念的炒作思路上，開始只是從“記憶合金”到“光敏樹脂”，而未來必然即將展開對“粉末冶金技術(shù)”的深度挖掘！
華升股份（600156）：
絕對是4D打印深藏不露的新龍頭，公司旗下的湖南英捷高科技有限責任公司是一家極富創(chuàng)新精神和凝聚力的高科技公司，以我國粉末冶金行業(yè)領(lǐng)軍人物黃伯云院士為核心，一大批博士、碩士等高級人才構(gòu)建了一支具有強大的凝聚力和高素質(zhì)的研發(fā)團隊。憑借旗下的湖南英捷高科技有限責任公司在金屬、陶瓷粉末注射成形技術(shù)（MIM）領(lǐng)域的龍頭優(yōu)勢地位，華升股份（600156）儼然將成為4D打印概念新的龍頭品種。
東睦股份（600114）：
東睦股份是國內(nèi)粉末冶金制品的龍頭企業(yè)，國內(nèi)市場占有率達到20%以上，并且自上世紀90年代以來一直保持著技術(shù)和研發(fā)上的絕對優(yōu)勢。粉末冶金制品擁有諸多強度、硬度上的優(yōu)良特性，能夠代替部分切削件，并且能夠節(jié)省材料和加工能源，主要應(yīng)用于汽車零配、空調(diào)壓縮機等關(guān)鍵部件的加工成型。
江粉磁材（002600）：
公司（原江門市粉末冶金廠有限公司）成立于1975年，是目前國內(nèi)最大的鐵氧體磁性材料元件制造商之一。2012年12月，公司擬與東睦集團共同出資8000萬元（公司出資3200萬元，占40%）成立合資公司東睦新材料。該公司擬生產(chǎn)經(jīng)營各類粉末冶金制品。預(yù)計2013年6月開始建設(shè)，2014年6月建成并逐步投產(chǎn)。

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