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等離子燒結(jié)爐的工藝及三大應(yīng)用解讀

時(shí)間:2020-06-08 點(diǎn)擊:1825次

   等離子燒結(jié)爐在進(jìn)行具體的SPS實(shí)驗(yàn)操作時(shí),將試樣裝入石墨模具中,模具置于上下電極之間,通過(guò)油壓系統(tǒng)加壓,然后對(duì)腔體抽真空,達(dá)到要求的真空度后通入脈沖電流進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。脈沖大電流直接施加于導(dǎo)電模具和樣品上,通過(guò)樣品及間隙的部分電流激活晶粒表面,在孔隙間局部放電,產(chǎn)生等離子體,粉末顆粒表面被活化、發(fā)熱,同時(shí),通過(guò)模具的部分電流加熱模具,使模具開(kāi)始對(duì)試樣傳熱,試樣溫度升高,開(kāi)始收縮,產(chǎn)生一定的密度,并隨著溫度的升高而增大,直至達(dá)到燒結(jié)溫度后收縮結(jié)束,致密度達(dá)到z大。

  由于SPS*的燒結(jié)機(jī)理,等離子燒結(jié)爐具有升溫速度快、燒結(jié)溫度低、燒結(jié)時(shí)間短、節(jié)能環(huán)保等特點(diǎn),SPS技術(shù)已廣泛應(yīng)用于各大領(lǐng)域的材料制備中:
  1.納米材料
  傳統(tǒng)的熱壓燒結(jié)、熱等靜壓等方法制備納米材料,很難保證晶粒的納米尺寸,又達(dá)到*致密的要求。利用SPS技術(shù)其加熱迅速,合成時(shí)間短,可明顯抑制晶粒粗化。SPS能快速降溫這一特點(diǎn)可控制燒結(jié)過(guò)程的反應(yīng)歷程,避免一些不必要的反應(yīng)發(fā)生,這就可能使粉末中的缺陷和亞結(jié)構(gòu)在燒結(jié)后的塊體材料中得以保留,在更廣泛的意義上說(shuō),這一點(diǎn)有利于合成介穩(wěn)材料,特別有利于制備納米材料。
  2.梯度功能材料
  梯度功能材料(FGM)是一種組成在某個(gè)方向上梯度分布的復(fù)合材料,各層的燒結(jié)溫度不同,利用傳統(tǒng)的燒結(jié)方法難以一次燒成。利用CVD,PVD等方法制備梯度材料,成本很高,也很難實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。通過(guò)SPS技術(shù)可以很好地克服這一難點(diǎn)。
  SPS可以制造陶瓷/金屬、聚合物/金屬以及其他耐熱梯度、耐磨梯度、硬度梯度、導(dǎo)電梯度、孔隙度梯度等材料。梯度層可到10多層,實(shí)現(xiàn)燒結(jié)溫度的梯度分布。
  3.電磁材料
  采用SPS技術(shù)還可以制作SiGe,PbTe,BiTe,F(xiàn)eSi,CoSb3等體系的熱電轉(zhuǎn)化元件,以及廣泛用于電子領(lǐng)域的各種功能材料,如超導(dǎo)材料、磁性材料、靶材、介電材料、貯氫材料、形狀記憶材料、固體電池材料、光學(xué)材料等。

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