SPS-2T型放電(dian)等離(li)子(zi)熱壓(ya)燒(shao)結爐

SPS-2T型(xing)放(fang)電(dian)等離(li)子(zi)熱壓(ya)燒(shao)結爐

關鍵詞：放電(dian)，等離(li)子(zi)，熱壓(ya)燒(shao)結

  放(fang)電(dian)等離(li)子(zi)燒結(Spark Plasma Sintering,簡稱(cheng)SPS)工(gong)藝是(shi)將金(jin)屬(shu)等粉(fen)末裝(zhuang)入石(shi)墨(mo)等材(cai)質(zhi)制成的模具內，利用(yong)上、下模沖(chong)及通電(dian)電(dian)極將特(te)定(ding)燒(shao)結電(dian)源(yuan)和(he)壓(ya)制壓力(li)施加於(yu)燒(shao)結粉(fen)末，經(jing)放電(dian)活(huo)化、熱塑變(bian)形(xing)和(he)冷卻(que)完成(cheng)制(zhi)取高(gao)性能(neng)材(cai)料(liao)的壹(yi)種(zhong)新的粉(fen)末冶(ye)金燒(shao)結技術。

放(fang)電(dian)等離(li)子(zi)燒結具有在加壓(ya)過(guo)程中燒(shao)結的特(te)點(dian)，脈(mai)沖(chong)電(dian)流(liu)產生(sheng)的等離(li)子(zi)體及(ji)燒結過(guo)程中的加壓(ya)有(you)利於(yu)降低(di)粉(fen)末的燒結溫度(du)。同時(shi)低(di)電(dian)壓、高(gao)電(dian)流(liu)的特(te)征，能使(shi)粉(fen)末快(kuai)速燒(shao)結致密。

優(you)點(dian)：升(sheng)溫速(su)度快(kuai)、燒結時間短、燒結溫度(du)低(di)、晶(jing)粒均勻(yun)、有利於(yu)控(kong)制燒(shao)結體的細微(wei)結構、獲(huo)得(de)材(cai)料(liao)的致密度高(gao)，並且(qie)有(you)著(zhe)操作(zuo)簡單(dan)、再(zai)現(xian)性(xing)高(gao)、安全(quan)可(ke)靠、節(jie)省空(kong)間、節(jie)省能(neng)源(yuan)及(ji)成(cheng)本低(di)等優(you)點(dian)

1、什(shen)麽是(shi)放電(dian)等離(li)子(zi)體

放(fang)電(dian)等離(li)子(zi)燒結(Spark Plasma Sintering)簡稱(cheng)SPS，是(shi)近年(nian)來(lai)發(fa)展(zhan)起來(lai)的壹(yi)種(zhong)新型(xing)的快速燒結技術。該技術是(shi)在粉(fen)末顆(ke)粒間直接(jie)通(tong)入脈(mai)沖(chong)電(dian)流(liu)進(jin)行(xing)加熱燒(shao)結，因此有(you)時(shi)也被(bei)稱(cheng)為(wei)等離(li)子(zi)活(huo)化燒(shao)結(Plasma Activated Sintering, PAS)或等離(li)子(zi)體輔(fu)助燒(shao)結（Plasma Assister Sintering, PAS）。

該技術是(shi)通過(guo)將(jiang)特(te)殊(shu)電(dian)源(yuan)控(kong)制裝(zhuang)置發(fa)生(sheng)的ON-OFF直流(liu)脈沖(chong)電(dian)壓加到(dao)粉(fen)體試(shi)料(liao)上，除了能(neng)利用(yong)通(tong)常放(fang)電(dian)加工(gong)所(suo)引(yin)起的燒結促(cu)進(jin)作用（放(fang)電(dian)沖(chong)擊壓(ya)力(li)和(he)焦耳加熱）外，還有(you)效(xiao)利用(yong)脈(mai)沖(chong)放電(dian)初期(qi)粉(fen)體間產(chan)生(sheng)的火花放電(dian)現象（瞬間產(chan)生(sheng)高(gao)溫等離(li)子(zi)體）所(suo)引(yin)起的燒結促(cu)進(jin)作用通(tong)過(guo)瞬時高(gao)溫場(chang)實(shi)現(xian)致密化的快速燒結技術。

2、放(fang)電(dian)等離(li)子(zi)體優(you)點(dian)

放(fang)電(dian)等離(li)子(zi)體燒(shao)結由於強(qiang)脈(mai)沖(chong)電(dian)流(liu)加在粉(fen)末顆(ke)粒間，因(yin)此可(ke)產(chan)生(sheng)諸(zhu)多有利於(yu)快(kuai)速燒(shao)結的效應。其相比(bi)常(chang)規燒結技術，放(fang)電(dian)等離(li)子(zi)體燒(shao)結融(rong)等離(li)子(zi)活(huo)化、熱壓(ya)、電(dian)阻加熱為(wei)壹(yi)體(ti)，升(sheng)溫速(su)度快(kuai)、燒結時間短、燒結溫度(du)低(di)、晶(jing)粒均勻(yun)、有利於(yu)控(kong)制燒(shao)結體的細微(wei)結構、獲(huo)得(de)材(cai)料(liao)的致密度高(gao)，並且(qie)有(you)著(zhe)操作(zuo)簡單(dan)、再(zai)現(xian)性(xing)高(gao)、安全(quan)可(ke)靠、節(jie)省空(kong)間、節(jie)省能(neng)源(yuan)及(ji)成(cheng)本低(di)等優(you)點(dian)。

3、放(fang)電(dian)等離(li)子(zi)體燒(shao)結的原理

SPS燒(shao)結機(ji)理(li)目前(qian)還沒有達成較(jiao)為(wei)統(tong)壹(yi)的認識，其燒結的中間過(guo)程還有(you)待於(yu)進(jin)壹(yi)步(bu)研究。SPS的制造商Sumitomo公(gong)司的M.Tokita最早提(ti)出(chu)放電(dian)等離(li)子(zi)燒結的觀點(dian)，他認(ren)為(wei)：粉(fen)末顆(ke)粒微(wei)區(qu)還(hai)存(cun)在電(dian)場(chang)誘(you)導(dao)的正負極，在脈沖(chong)電(dian)流(liu)作用下(xia)顆(ke)粒間發(fa)生(sheng)放電(dian)，激(ji)發(fa)等離(li)子(zi)體，由放電(dian)產生(sheng)的高(gao)能粒子(zi)撞擊顆(ke)粒間的接(jie)觸部(bu)分(fen)，使(shi)物質產(chan)生(sheng)蒸(zheng)發(fa)作用(yong)而起到(dao)凈化和(he)活(huo)化作(zuo)用(yong)，電(dian)能貯(zhu)存(cun)在顆粒團(tuan)的介電(dian)層中，介電(dian)層發生(sheng)間歇(xie)式(shi)快速(su)放電(dian)，在粉(fen)末顆(ke)粒未接(jie)觸部(bu)位(wei)產生(sheng)自(zi)發熱。

目前(qian)壹(yi)般(ban)認(ren)為(wei)，SPS與(yu)熱壓(ya)(HP)有(you)相(xiang)似之(zhi)處，但(dan)加熱方(fang)式(shi)不同(tong)，它(ta)是(shi)壹(yi)種(zhong)利用(yong)通(tong)-斷直流(liu)脈沖(chong)電(dian)流(liu)直接(jie)通(tong)電(dian)燒結的加壓(ya)燒(shao)結法。通-斷式(shi)直流(liu)脈沖(chong)電(dian)流(liu)的主要作用(yong)是(shi)產生(sheng)放電(dian)等離(li)子(zi)體、放(fang)電(dian)沖(chong)擊壓(ya)力(li)、焦耳熱和(he)電(dian)場(chang)擴(kuo)散(san)作(zuo)用。

在SPS燒結過(guo)程中，電(dian)極通入直流(liu)脈沖(chong)電(dian)流(liu)時瞬間產(chan)生(sheng)的放電(dian)等離(li)子(zi)體，使(shi)燒結體內部(bu)各(ge)個顆粒均勻(yun)的自(zi)身產(chan)生(sheng)焦耳熱並(bing)使(shi)顆(ke)粒表面(mian)活(huo)化。與(yu)自(zi)身加熱反應(ying)合(he)成法(SHS)和微(wei)波(bo)燒結法類似，SPS是(shi)有效(xiao)利用(yong)粉(fen)末內部(bu)的自(zi)身發(fa)熱作(zuo)用(yong)而進(jin)行(xing)燒結的。

SPS燒(shao)結過(guo)程可以(yi)看(kan)作是(shi)顆粒放電(dian)、導(dao)電(dian)加熱和(he)加壓(ya)綜(zong)合(he)作(zuo)用(yong)的結果。除加熱和(he)加壓(ya)這(zhe)兩個(ge)促(cu)進(jin)燒結的因素外，在SPS技術中(zhong)，顆(ke)粒間的有效放電(dian)可產(chan)生(sheng)局部(bu)高(gao)溫，可(ke)以使(shi)表面(mian)局部(bu)熔(rong)化(hua)、表面(mian)物(wu)質(zhi)剝(bo)落；高(gao)溫等離(li)子(zi)的濺射和(he)放(fang)電(dian)沖(chong)擊清(qing)除(chu)了(le)粉(fen)末顆(ke)粒表面(mian)雜(za)質(zhi)（如去處表面(mian)氧(yang)化(hua)物(wu)等）和(he)吸(xi)附(fu)的氣體(ti)。

4、放(fang)電(dian)等立(li)體(ti)燒結工藝

在進(jin)行(xing)具體(ti)的SPS實驗(yan)操作(zuo)時，將試(shi)樣(yang)裝(zhuang)入石(shi)墨(mo)模具中(zhong)，模具置於(yu)上下電(dian)極之間，通(tong)過(guo)油壓系統(tong)加壓(ya)，然(ran)後對(dui)腔(qiang)體(ti)抽真(zhen)空，達到(dao)要求(qiu)的真(zhen)空度後通入脈(mai)沖(chong)電(dian)流(liu)進(jin)行(xing)實驗(yan)。脈沖(chong)大電(dian)流(liu)直接(jie)施加於(yu)導(dao)電(dian)模具和(he)樣(yang)品(pin)上，通過(guo)樣(yang)品(pin)及(ji)間隙的部(bu)分(fen)電(dian)流(liu)激(ji)活(huo)晶粒表面(mian)，在孔隙間局部(bu)放(fang)電(dian)，產生(sheng)等離(li)子(zi)體，粉(fen)末顆(ke)粒表面(mian)被(bei)活(huo)化、發(fa)熱，同(tong)時(shi)，通(tong)過(guo)模具的部(bu)分(fen)電(dian)流(liu)加熱模具，使(shi)模具開(kai)始對(dui)試(shi)樣(yang)傳(chuan)熱，試(shi)樣(yang)溫度(du)升高(gao)，開(kai)始收(shou)縮，產(chan)生(sheng)壹(yi)定(ding)的密度，並隨著(zhe)溫度(du)的升高(gao)而增大，直至達到(dao)燒結溫度(du)後收(shou)縮結束，致密度達到(dao)最大。

5、放(fang)電(dian)等離(li)子(zi)體燒(shao)結的應用

由於SPS的燒結機(ji)理(li)，SPS技(ji)術具(ju)有(you)升溫速(su)度快(kuai)、燒結溫度(du)低(di)、燒(shao)結時間短、節(jie)能(neng)環保等特(te)點(dian)，SPS技(ji)術已廣泛(fan)應用於(yu)納(na)米(mi)材(cai)料(liao)、梯(ti)度(du)功(gong)能(neng)材(cai)料(liao)、金屬(shu)材(cai)料(liao)、磁性材(cai)料(liao)、復合(he)材(cai)料(liao)、陶瓷(ci)等材(cai)料(liao)的制備 

主(zhu)要(yao)技術參(can)數：

原(yuan)理(li)：SPS技術用(yong)脈(mai)沖(chong)放電(dian)初期(qi)粉(fen)體間產(chan)生(sheng)的火花放電(dian)現象（瞬間產(chan)生(sheng)高(gao)溫等離(li)子(zi)體）所(suo)引(yin)起的燒結促(cu)進(jin)作用通(tong)過(guo)瞬時高(gao)溫場(chang)實(shi)現(xian)致密化的快速燒結技術。

優(you)點(dian)：、上下壓頭(tou)有熱電(dian)偶(ou)檢測溫度(du)，如有(you)異常，用(yong)戶(hu)會立(li)即觀察到(dao)，關閉(bi)設(she)備，保護(hu)設(she)備免(mian)受損(sun)傷(shang)。
2、水路系(xi)統(tong)做了(le)水(shui)溫檢測、水(shui)壓監測，如(ru)有(you)異(yi)常會報(bao)警並(bing)自(zi)動切(qie)斷加熱。
3、安(an)裝(zhuang)有(you)防爆(bao)系統(tong)，當(dang)腔體內壓(ya)力(li)超(chao)過(guo)設(she)定(ding)壓(ya)力(li)會報(bao)警並(bing)切(qie)斷加熱。
4、具(ju)有(you)超(chao)溫、超(chao)壓、過(guo)流(liu)、欠壓、斷偶(ou)保護(hu)和顯示等。
5、頂(ding)部(bu)帶(dai)有紅(hong)外測溫儀(yi)，測溫更(geng)準確

功(gong)率(lv)：sps電(dian)源(yuan):

技(ji)術參(can)數