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    放电等离子烧结(SPS)的机理与设备简介
    来源: 时间:2023-12-15 09:38:25 浏览:3118次

    放电等离子烧结(SPS)的机理与设备简介

     

    放电等离子烧结SPSSpark Plasma Sintering)是一种高效、快速的粉末冶金烧结技术。它利用低电压、高电流的直流脉冲在粉末颗粒之间产生放电等离子体,通过瞬间高温和电磁力实现粉末的快速烧结SPS技术具有升温速度快、烧结时间短、组织结构可控、节能环保等特点,广泛应用于金属材料、陶瓷材料、复合材料、纳米材料等领域。

     

     

     

    一、机理

    1. 等离子体生成:当脉冲电流通过粉末颗粒时,颗粒之间的气隙发生电火花放电,产生高温等离子体;等离子体中的活性粒子具有较高的能量,能够促进粉末颗粒表面的氧化膜分解,提高粉末表面的活性。

    2. 颗粒表面活化:等离子体中的活性粒子与粉末颗粒表面发生反应,去除氧化膜,暴露出新鲜的金属表面;这有助于提高粉末颗粒的表面活性,降低烧结过程中的扩散阻力。

    3. 电磁力作用:脉冲电流在粉末颗粒之间产生电磁力,使颗粒之间产生局部塑性变形,促进颗粒间的接触和粘结;同时,电磁力有助于粉末颗粒在烧结过程中保持良好的导电性,降低电阻,提高烧结效率。

    4. 热压烧结:在放电等离子体作用下,粉末颗粒表面的温度迅速升高,达到烧结温度;在较低的外部压力作用下,粉末颗粒发生塑性变形,形成紧密的烧结体。

     

    二、设备简介

    1. SPS系统基本结构:SPS系统主要由垂直加压系统、水冷系统、气氛控制系统、脉冲电流发生器和控制器等组成。

    2. 垂直加压系统:垂直加压系统用于对粉末材料施加外部压力,使其在烧结过程中保持紧密排列;加压系统通常采用液压或气压驱动,可实现稳定的压力输出。

    3. 水冷系统:水冷系统用于冷却烧结模具和粉末材料,以防止过热;水冷系统通常由冷却水循环泵、冷却水管路和散热器等组成。

    4. 气氛控制系统:气氛控制系统用于控制烧结过程中的气氛条件,如真空、氩气等;气氛控制系统通常包括真空泵、气体流量计、气体阀门等组件。

    5. 脉冲电流发生器和控制器:脉冲电流发生器和控制器用于产生和控制烧结过程中的脉冲电流脉冲电流发生器通常采用可控硅或IGBT等器件,控制器则用于设置脉冲电流的参数,如电流大小、脉冲宽度等。

    6. 烧结模具:烧结模具是SPS系统的核心部件,用于承载粉末材料并实现放电等离子烧结;烧结模具通常由导电材料制成,具有良好的导电性和热稳定性。

     

    三、优势与应用

    1. 优势:SPS放电等离子烧结具有升温速度快、烧结时间短、组织结构可控、节能环保等特点相较于传统烧结方法,SPS技术能够在较低的温度下实现高质量烧结,降低生产成本。

    2. 应用:SPS放电等离子烧结广泛应用于金属材料、陶瓷材料、复合材料、纳米材料等领域具体应用包括功能梯度材料、生物材料、超细或纳米晶WC-Co硬质材料、镁合金等新材料制备。

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    12条评论
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    全部 3小时前 四川
    文字是人类用符号记录表达信息以传之久远的方式和工具。现代文字大多是记录语言的工具。人类往往先有口头的语言后产生书面文字,很多小语种,有语言但没有文字。文字的不同体现了国家和民族的书面表达的方式和思维不同。文字使人类进入有历史记录的文明社会。
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