Като важна част от инженерните материали и функционалните материали, модерните керамични материали имат широки перспективи за приложение в новата енергетика, комуникационната електроника, полупроводниците, космическата промишленост и други промишлени области. Въпреки това, тъй като керамичният прах е предимно съединение с йонна връзка или ковалентна връзка, традиционният процес на синтероване за приготвяне на плътникерамични материалиизисква по-висока температура на синтероване и по-дълго време на задържане, което неизбежно води до огрубяване на зърната и остатъци от порьозност и след това засяга свойствата налеене под налягане на керамика. За да се намалиметално синтерованетемпература, съкращаване на времето за синтероване, подобряване на плътността на синтероване и свойствата на материала, изследователите са разработили различни нови технологии за синтероване.
Искрово плазмено синтероване (SPS)
SPS технологията е нов тип технология за бързо синтероване, която е широко загрижена и изучавана в академичния свят. Фиг. 1 е показан принципът му на работа.
Технологията SPS е пионер във въвеждането на постоянен импулсен ток впроцес на синтероване. Инденторът действа като носител за преминаване на тока, докато упражнява натиск върху материала. За разлика от традиционните техники за синтероване, които обикновено използват лъчисто нагряване на нагревателно тяло, SPS използва топлинния ефект на голям електрически ток, преминаващ през матрица или проводяща проба, за да загрее материала. За изолационни проби обикновено се използва графит с добра електрическа проводимост като материал за матрицата и съпротивителната топлина на матрицата се използва, за да накара пробата да се издигне бързо. За проводими проби може да се използва изолираща форма за нагряване на ток директно през пробата. Скоростта на нагряване може да достигне 1000 ℃ / мин. Когато температурата на пробата достигне зададената стойност, синтероването може да приключи след кратко време на запазване на топлината.
Технологията SPS има предимствата на ниска температура на синтероване, кратко време на задържане, бърза скорост на нагряване, регулируемо налягане на синтероване и многополево свързване (електрическо-механично-термично).
Мигновено синтероване (FS)
Технологията FS беше докладвана за първи път през 2010 г. от Cologna et al от Университета на Колорадо, въз основа на проучване на технология за синтероване на метален прах с помощта на полеви условия (FAST)
FS технологията включва главно три параметъра на процеса, а именно температура на пещта (Tf), интензитет на полето (E) и ток (J). Фигура 3C показва тенденцията на изменение на всеки параметър в традиционния FS процес. В този режим върху материала се прилага постоянно електрическо поле и температурата на пещта се повишава с постоянна скорост. Когато температурата на пещта е ниска, съпротивлението на материала е високо и токът, протичащ през материала, е малък. С повишаването на температурата на пещта съпротивлението на пробата намалява и токът постепенно се увеличава. Този етап се нарича етап на инкубация и системата се контролира от напрежението. Когато температурата на пещта се повиши до критичната температура, съпротивлението на материала пада внезапно, токът се повишава рязко и възниква FS. Тъй като силата на полето е все още стабилна в този момент, мощността на системата (W = EJ) бързо ще достигне границата на мощността на захранването и системата ще премине от контрол на напрежението към контрол на тока, което се нарича FS етап. Когато съпротивлението на материала не се повиши, напрегнатостта на полето се стабилизира отново и синтероването навлиза в стабилния етап, т.е. етапа на изолация на FS. След етапа на изолация завършва пълен процес на FS.
В сравнение с традиционното синтероване, FS има следните предимства: съкращава времето за синтероване и намалява температурата на пещта, необходима за синтероване, инхибира растежа на зърната, може да постигне неравновесно синтероване, просто оборудване, ниска цена.
Време на публикуване: 07 юни 2022 г