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放電等離子燒結(SPS)的機理與設備簡介
來源: 時間:2023-12-15 09:38:25 瀏覽:4117次

放電等離子燒結(SPS)的機理與設備簡介

 

放電等離子燒結SPSSpark Plasma Sintering)是一種高效、快速的粉末冶金燒結技術。它利用低電壓、高電流的直流脈沖在粉末顆粒之間產生放電等離子體,通過瞬間高溫和電磁力實現粉末的快速燒結SPS技術具有升溫速度快、燒結時間短、組織結構可控、節能環保等特點,廣泛應用于金屬材料、陶瓷材料、復合材料、納米材料等領域。

 

 

 

一、機理

1. 等離子體生成:當脈沖電流通過粉末顆粒時,顆粒之間的氣隙發生電火花放電,產生高溫等離子體;等離子體中的活性粒子具有較高的能量,能夠促進粉末顆粒表面的氧化膜分解,提高粉末表面的活性。

2. 顆粒表面活化:等離子體中的活性粒子與粉末顆粒表面發生反應,去除氧化膜,暴露出新鮮的金屬表面;這有助于提高粉末顆粒的表面活性,降低燒結過程中的擴散阻力。

3. 電磁力作用:脈沖電流在粉末顆粒之間產生電磁力,使顆粒之間產生局部塑性變形,促進顆粒間的接觸和粘結;同時,電磁力有助于粉末顆粒在燒結過程中保持良好的導電性,降低電阻,提高燒結效率。

4. 熱壓燒結:在放電等離子體作用下,粉末顆粒表面的溫度迅速升高,達到燒結溫度;在較低的外部壓力作用下,粉末顆粒發生塑性變形,形成緊密的燒結體。

 

二、設備簡介

1. SPS系統基本結構:SPS系統主要由垂直加壓系統、水冷系統、氣氛控制系統、脈沖電流發生器和控制器等組成。

2. 垂直加壓系統:垂直加壓系統用于對粉末材料施加外部壓力,使其在燒結過程中保持緊密排列;加壓系統通常采用液壓或氣壓驅動,可實現穩定的壓力輸出。

3. 水冷系統:水冷系統用于冷卻燒結模具和粉末材料,以防止過熱;水冷系統通常由冷卻水循環泵、冷卻水管路和散熱器等組成。

4. 氣氛控制系統:氣氛控制系統用于控制燒結過程中的氣氛條件,如真空、氬氣等;氣氛控制系統通常包括真空泵、氣體流量計、氣體閥門等組件。

5. 脈沖電流發生器和控制器:脈沖電流發生器和控制器用于產生和控制燒結過程中的脈沖電流脈沖電流發生器通常采用可控硅或IGBT等器件,控制器則用于設置脈沖電流的參數,如電流大小、脈沖寬度等。

6. 燒結模具:燒結模具是SPS系統的核心部件,用于承載粉末材料并實現放電等離子燒結;燒結模具通常由導電材料制成,具有良好的導電性和熱穩定性。

 

三、優勢與應用

1. 優勢:SPS放電等離子燒結具有升溫速度快、燒結時間短、組織結構可控、節能環保等特點相較于傳統燒結方法,SPS技術能夠在較低的溫度下實現高質量燒結,降低生產成本。

2. 應用:SPS放電等離子燒結廣泛應用于金屬材料、陶瓷材料、復合材料、納米材料等領域具體應用包括功能梯度材料、生物材料、超細或納米晶WC-Co硬質材料、鎂合金等新材料制備。

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全部 3小時前 四川
文字是人類用符號記錄表達信息以傳之久遠的方式和工具。現代文字大多是記錄語言的工具。人類往往先有口頭的語言后產生書面文字,很多小語種,有語言但沒有文字。文字的不同體現了國家和民族的書面表達的方式和思維不同。文字使人類進入有歷史記錄的文明社會。
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