1988年日本研制出第yi台工业型SPS装置,并在新材料研究领域内推广使用。用SPS制备铁电材料Bi4Ti3O12陶瓷时,在烧结体晶粒伸长和粗化的同时,陶瓷迅速致密化。1990年以后,日本推出了可用于工业生产的SPS第三代产品,具有10~100t 的烧结压力和脉冲电流5000~8000A。近又研制出压力达500t,脉冲电流为25000A的大型SPS装置。由于SPS技术具有快速、低温、gao效率等优点,近几年国外许多大学和科研机构都相继配备了SPS烧结系统,并利用SPS进行新材料的研究和开发[3]。1998年瑞典购进SPS烧结系统,对碳化物、氧化物、生物陶瓷等材料进行了较多的研究工作[4]。
国内近三年也开展了用SPS技术制备新材料的研究工作[1,3],引进了数台SPS烧结系统,主要用来烧结纳米材料和陶瓷材料[5~8]。SPS作为一种材料制备的全新技术,已引起了国内外的广泛重视。
SPS的烧结原理SPS的烧结原理
3.1等离子体和等离子加工技术[9,10]
SPS是利用放电等离子体进行烧结的。等离子体是物质在高温或特定激励下的一种物质状态,是除固态、液态和气态以外,物质的第四种状态。等离子体是电离气体,由大量正负带电粒子和中性粒子组成,并表现出集体行为的一种准中性气体。
等离子体是解离的高温导电气体,可提供反应活性高的状态。
粉末冶金厂家放电等离子烧结(SPS)是一种低温、短时的快速烧结法,可用来制备金属、陶瓷、纳米材料、非晶材料、复合材料、梯度材料等。SPS的推广应用将在新材料的研究和生产领域中发挥重要作用。
SPS的基础理论目前尚不完全清楚,需要进行大量实践与理论研究来完善,SPS需要增加设备的多功能性和脉冲电流的容量,以便做尺寸更大的产品;特别需要发展全自动化的SPS生产系统,以满足复杂形状、的产品和三维梯度功能材料的生产需要[42]。
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