Als belangrijk onderdeel van technische en functionele materialen hebben geavanceerde keramische materialen brede toepassingsmogelijkheden in nieuwe energie, communicatie-elektronica, halfgeleiders, de lucht- en ruimtevaart en andere industriële sectoren. Omdat keramisch poeder echter meestal een ionische of covalente binding heeft, is het traditionele sinterproces voor de bereiding van dichte keramische materialen een veelgebruikte optie. keramische materialen vereist een hogere sintertemperatuur en een langere houdtijd, wat onvermijdelijk leidt tot korrelvergroving en porositeitsresten, en vervolgens de eigenschappen van keramisch spuitgietenOm te verminderen metaal sinteren Om de temperatuur te verbeteren, de sintertijd te verkorten en de sinterdichtheid en materiaaleigenschappen te verbeteren, hebben onderzoekers een verscheidenheid aan nieuwe sintertechnologieën ontwikkeld.
Vonkplasmasintering (SPS)
SPS-technologie is een nieuw type snelsintertechnologie dat veel aandacht en onderzoek in de academische wereld geniet. Figuur 1 toont het werkingsprincipe ervan.
SPS-technologie was de eerste die een gelijkstroompuls in de sinterprocesDe indringer fungeert als drager voor de stroom die door het materiaal stroomt terwijl er druk op het materiaal wordt uitgeoefend. In tegenstelling tot traditionele sintertechnieken, die doorgaans gebruikmaken van stralingsverwarming van een verwarmingslichaam, gebruikt SPS het thermische effect van een sterke elektrische stroom die door een mal of geleidend monster gaat om het materiaal te verwarmen. Voor isolerende monsters wordt meestal grafiet met een goede elektrische geleidbaarheid gebruikt als malmateriaal, en de weerstandswarmte van de mal wordt gebruikt om het monster snel te laten stijgen. Voor geleidende monsters kan een isolerende mal worden gebruikt om een stroom rechtstreeks door het monster te verwarmen. De verwarmingssnelheid kan 1000 ℃ /min bereiken. Wanneer de monstertemperatuur de ingestelde waarde bereikt, kan het sinteren worden voltooid na een korte periode van warmtebehoud.
De voordelen van de SPS-technologie zijn een lage sintertemperatuur, een korte houdtijd, een hoge verwarmingssnelheid, een instelbare sinterdruk en multi-veldkoppeling (elektrisch-mechanisch-thermisch).
Flitssinteren (FS)
De FS-technologie werd voor het eerst in 2010 gerapporteerd door Cologna et al van de Universiteit van Colorado, gebaseerd op de studie van veldondersteunde metaalpoedersintertechnologie (FAST)
FS-technologie omvat hoofdzakelijk drie procesparameters: oventemperatuur (Tf), veldsterkte (E) en stroomsterkte (J). Figuur 3C toont de variatietrend van elke parameter in het traditionele FS-proces. In deze modus wordt een stabiel elektrisch veld op het materiaal aangelegd en stijgt de oventemperatuur met een constante snelheid. Wanneer de oventemperatuur laag is, is de materiaalweerstand hoog en de stroomsterkte door het materiaal klein. Naarmate de oventemperatuur stijgt, neemt de monsterweerstand af en neemt de stroomsterkte geleidelijk toe. Deze fase wordt de incubatiefase genoemd en het systeem is spanningsgestuurd. Wanneer de oventemperatuur stijgt tot de kritische temperatuur, daalt de materiaalweerstand plotseling, stijgt de stroomsterkte scherp en treedt FS op. Omdat de veldsterkte op dit moment nog steeds stabiel is, zal het systeemvermogen (W = EJ) snel de vermogenslimiet van de voeding bereiken en zal het systeem overschakelen van spanningsgestuurd naar stroomgestuurd, wat de FS-fase wordt genoemd. Wanneer de materiaalweerstand niet stijgt, stabiliseert de veldsterkte zich weer en gaat het sinteren over naar de stabiele fase, dat wil zeggen de isolatiefase van FS. Na de isolatiefase eindigt het volledige FS-proces.
Vergeleken met traditioneel sinteren heeft FS de volgende voordelen: kortere sintertijd en lagere oventemperatuur voor het sinteren, remming van korrelgroei, mogelijkheid tot niet-evenwichtssintering, eenvoudige apparatuur, lage kosten.
Plaatsingstijd: 07-06-2022