טכנולוגיית סינטר של הזרקת קרמיקה

כחלק חשוב מחומרים הנדסיים וחומרים פונקציונליים, לחומרים קרמיים מתקדמים יש סיכויי יישום רחבים בתחומי אנרגיה חדשה, תקשורת אלקטרונית, מוליכים למחצה, תעופה וחלל ועוד תחומי תעשייה אחרים. עם זאת, מכיוון שאבקת קרמיקה היא בעיקר קשר יוני או תרכובת קשר קוולנטי, תהליך הסינטר המסורתי להכנה צפוףחומרים קרמייםדורש טמפרטורת סינטר גבוהה יותר וזמן החזקה ארוך יותר, מה שמוביל בהכרח להתגבשות גרגרים ולשאריות נקבוביות, ולאחר מכן משפיע על המאפיינים שלהזרקת קרמיקה. על מנת לצמצםסינטר מתכתטמפרטורה, קיצור זמן סינטר, שיפור צפיפות סינטר ותכונות החומר, חוקרים פיתחו מגוון טכנולוגיות סינטר חדשות.

סינטר פלזמה Spark (SPS)

טכנולוגיית SPS היא סוג חדש של טכנולוגיית סינטרינג מהירה אשר הודאגה ונחקרה רבות בעולם האקדמי. תְאֵנָה. 1 מראה את עקרון העבודה שלו.

טכנולוגיית SPS הייתה חלוצה בהחדרת זרם דופק DC לתוךתהליך סינטר. המזרן פועל כנשא עבור הזרם לעבור דרכו תוך הפעלת לחץ על החומר. בניגוד לטכניקות סינטר מסורתיות, המשתמשות בדרך כלל בחימום קורן של גוף חימום, SPS משתמש בהשפעה התרמית של זרם חשמלי גדול העובר דרך תבנית או מדגם מוליכה כדי לחמם את החומר. עבור דגימות בידוד, גרפיט עם מוליכות חשמלית טובה משמש בדרך כלל כחומר התבנית, וחום ההתנגדות של התבנית משמש כדי לגרום לדגימה לעלות במהירות. עבור דגימות מוליכות, ניתן להשתמש בתבנית בידוד כדי לחמם זרם ישירות דרך המדגם. קצב החימום יכול להגיע ל 1000 ℃ / דקה. כאשר טמפרטורת המדגם מגיעה לערך שנקבע, ניתן להשלים את הסינטר לאחר זמן קצר של שימור חום.

לטכנולוגיית SPS יש את היתרונות של טמפרטורת סינטר נמוכה, זמן החזקה קצר, קצב חימום מהיר, לחץ סינטר מתכוונן וצימוד רב-שדות (חשמלי-מכני-תרמי).

סינטר הבזק (FS)

טכנולוגיית FS דווחה לראשונה בשנת 2010 על ידי Cologna וחב' מאוניברסיטת קולורדו, בהתבסס על מחקר של טכנולוגיית סינת אבקת מתכת בסיוע שטח (FAST)

טכנולוגיית FS כוללת בעיקר שלושה פרמטרים של תהליך, כלומר טמפרטורת התנור (Tf), עוצמת השדה (E) וזרם (J). איור 3C מציג את מגמת הווריאציה של כל פרמטר בתהליך ה-FS המסורתי. במצב זה, שדה חשמלי יציב מופעל על החומר וטמפרטורת התנור עולה בקצב קבוע. כאשר טמפרטורת התנור נמוכה, התנגדות החומר גבוהה והזרם הזורם בחומר קטן. עם עליית טמפרטורת התנור, התנגדות המדגם יורדת והזרם עולה בהדרגה. שלב זה נקרא שלב הדגירה והמערכת מבוקרת מתח. כאשר טמפרטורת התנור עולה לטמפרטורה הקריטית, התנגדות החומר יורדת בפתאומיות, הזרם עולה בחדות ומתרחשת FS. מכיוון שעוצמת השדה עדיין יציבה בזמן זה, הספק המערכת (W = EJ) יגיע במהירות למגבלת ההספק של ספק הכוח, והמערכת תעבור מבקרת מתח לבקרת זרם, הנקראת FS stage. כאשר ההתנגדות של החומר לא עולה, חוזק השדה מתייצב שוב, והסינטר נכנס לשלב היציב, כלומר לשלב הבידוד של FS. לאחר שלב הבידוד מסתיים תהליך FS מלא.

בהשוואה לסינטרינג מסורתי, ל-FS יש את היתרונות הבאים: קיצור זמן הסינטרה והפחתת טמפרטורת התנור הנדרשת לסינטרינג, עיכוב צמיחת תבואה, יכול להשיג סינטר לא בשיווי משקל, ציוד פשוט, עלות נמוכה.