Som en vigtig del af ingeniørmaterialer og funktionelle materialer har avancerede keramiske materialer brede anvendelsesmuligheder inden for ny energi, kommunikationselektronik, halvledere, rumfart og andre industrielle områder. Men fordi keramisk pulver for det meste er ionbinding eller kovalent bindingsforbindelse, er den traditionelle sintringsproces til fremstilling af tættekeramiske materialerkræver højere sintringstemperatur og længere holdetid, hvilket uundgåeligt fører til kornforgrovning og porøsitetsrester og derefter påvirker egenskaberne afkeramisk sprøjtestøbning. For at reduceremetalsintringtemperatur, forkorte sintringstiden, forbedre sintringsdensiteten og materialeegenskaberne, har forskere udviklet en række nye sintringsteknologier.
Spark plasma sintring (SPS)
SPS-teknologi er en ny type hurtig sintringsteknologi, der har været meget bekymret og studeret i den akademiske verden. FIG. 1 viser dets arbejdsprincip.
SPS-teknologi var banebrydende for introduktionen af en jævnstrømspulsstrøm isintringsproces. Indenteren fungerer som en bærer for strømmen at passere igennem, mens der påføres tryk på materialet. I modsætning til traditionelle sintringsteknikker, som typisk bruger stråleopvarmning af et varmelegeme, bruger SPS den termiske effekt af en stor elektrisk strøm, der passerer gennem en form eller ledende prøve til at opvarme materialet. Til isoleringsprøver bruges grafit med god elektrisk ledningsevne sædvanligvis som formmateriale, og modstandsvarmen fra formen bruges til at få prøven til at stige hurtigt. Til ledende prøver kan en isolerende form bruges til at opvarme en strøm direkte gennem prøven. Opvarmningshastigheden kan nå 1000 ℃ / min. Når prøvetemperaturen når den indstillede værdi, kan sintringen afsluttes efter kort tids varmekonservering.
SPS-teknologi har fordelene ved lav sintringstemperatur, kort holdetid, hurtig opvarmningshastighed, justerbart sintringstryk og flerfeltskobling (elektrisk-mekanisk-termisk).
Flash sintring (FS)
FS-teknologi blev første gang rapporteret i 2010 af Cologna et al fra University of Colorado, baseret på undersøgelsen af feltassisteret metalpulversintringsteknologi (FAST)
FS-teknologi involverer hovedsageligt tre procesparametre, nemlig ovntemperatur (Tf), feltintensitet (E) og strøm (J). Figur 3C viser variationstendensen for hver parameter i den traditionelle FS-proces. I denne tilstand påføres et konstant elektrisk felt på materialet, og ovntemperaturen stiger med en konstant hastighed. Når ovntemperaturen er lav, er materialets resistivitet høj, og strømmen, der strømmer gennem materialet, er lille. Med stigningen i ovntemperaturen falder prøvens resistivitet, og strømmen øges gradvist. Dette trin kaldes inkubationsstadiet, og systemet er spændingsstyret. Når ovntemperaturen stiger til den kritiske temperatur, falder materialeresistiviteten pludselig, strømmen stiger kraftigt, og FS opstår. Da feltstyrken stadig er stabil på dette tidspunkt, vil systemeffekten (W = EJ) hurtigt nå strømgrænsen for strømforsyningen, og systemet vil skifte fra spændingsstyring til strømstyring, som kaldes FS-trin. Når materialets resistivitet ikke stiger, stabiliseres feltstyrken igen, og sintring går ind i det stabile stadium, det vil sige isoleringsstadiet af FS. Efter isoleringsfasen afsluttes en komplet FS-proces.
Sammenlignet med traditionel sintring har FS følgende fordele: forkorte sintringstiden og reducere den ovntemperatur, der kræves til sintring, hæmme kornvækst, kan opnå ikke-ligevægtssintring, enkelt udstyr, lave omkostninger.
Posttid: 07-jun-2022