利用類似于SHS電場ji活作用的SPS技術(shù),粉末冶金,對陶瓷、復(fù)合材料和梯度材料的合成和致密化同時(shí)進(jìn)行,可得到65nm的納米晶,比SHS少了一道致密化工序[22]。利用SPS可制備大尺寸的FGM,鐵基粉末冶金,目前SPS制備的尺寸較大的FGM體系是ZrO2(3Y)/不銹鋼圓盤,尺寸已達(dá)到100mm×17mm[23]。
用普通燒結(jié)和熱壓WC粉末時(shí)必須加入添加劑,而SPS使燒結(jié)純WC成為可能。用SPS制備的WC/Mo梯度材料的維氏硬度(HV)和斷裂韌度分別達(dá)到了24Gpa和6Mpa·m1/2,大大減輕由于WC和Mo的熱膨脹不匹配而導(dǎo)致熱應(yīng)力引起的開裂[24]。
粉末冶金放電等離子燒結(jié)(SPS)是一種低溫、短時(shí)的快速燒結(jié)法,金屬粉末冶金,可用來制備金屬、陶瓷、納米材料、非晶材料、復(fù)合材料、梯度材料等。SPS的推廣應(yīng)用將在新材料的研究和生產(chǎn)領(lǐng)域中發(fā)揮重要作用。
SPS的基礎(chǔ)理論目前尚不完全清楚,需要進(jìn)行大量實(shí)踐與理論研究來完善,SPS需要增加設(shè)備的多功能性和脈沖電流的容量,以便做尺寸更大的產(chǎn)品;特別需要發(fā)展全自動(dòng)化的SPS生產(chǎn)系統(tǒng),粉末冶金成型,以滿足復(fù)雜形狀、的產(chǎn)品和三維梯度功能材料的生產(chǎn)需要[42]。
SPS裝置和燒結(jié)基本原理
SPS裝置主要包括以下幾個(gè)部分:軸向壓力裝置;水冷沖頭電極;真空腔體;氣氛控制系統(tǒng)(真空、ya氣);直流脈沖及冷卻水、位移測量、溫度測量、和安全等控制單元。SPS與熱壓(HP)有相似之處,但加熱方式完全不同,它是一種利用通-斷直流脈沖電流直接通電燒結(jié)的加壓燒結(jié)法。通-斷式直流脈沖電流的主要作用是產(chǎn)生放電等離子體、放電沖擊壓力、焦耳熱和電場擴(kuò)散作用[11]。
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