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放電等離子燒結(jié)簡稱SPS,是一種快速燒結(jié)技術(shù)。它是在粉末顆粒間直接通入脈沖電流進行加熱燒結(jié),因此有時也被稱為等離子活化燒結(jié)或等離子體輔助燒結(jié)。該技術(shù)是通過將特殊電源控制裝置發(fā)生的ON-OFF直流脈沖電壓加到粉體試料上,除了能利用通常放電加工所引起的燒結(jié)促進作用(放電沖擊壓力和焦耳加熱)外,還有效利用脈沖放電初期粉體間產(chǎn)生的火花放電現(xiàn)象(瞬間產(chǎn)生高溫等離子體)所引起的燒結(jié)促進作用通過瞬時高溫場實現(xiàn)致密化的快速燒結(jié)技術(shù)。
放電等離子燒結(jié)由于強脈沖電流加在粉末顆粒間,因此可產(chǎn)生諸多有利于快速燒結(jié)的效應(yīng)。其相比常規(guī)燒結(jié)技術(shù),放電等離子體燒結(jié)融等離子活化、熱壓、電阻加熱為一體,升溫速度快、燒結(jié)時間短、燒結(jié)溫度低、晶粒均勻、有利于控制燒結(jié)體的細(xì)微結(jié)構(gòu)、獲得材料的致密度高,并且有著操作簡單、再現(xiàn)性高、安全可靠、節(jié)省空間、節(jié)省能源及成本低等優(yōu)點。
放電等離子燒結(jié)的工藝:在進行具體的SPS實驗操作時,將試樣裝入石墨模具中,模具置于上下電極之間,通過油壓系統(tǒng)加壓,然后對腔體抽真空,達(dá)到要求的真空度后通入脈沖電流進行實驗。脈沖大電流直接施加于導(dǎo)電模具和樣品上,通過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,通過模具的部分電流加熱模具,使模具開始對試樣傳熱,試樣溫度升高,開始收縮,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)到最大。
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