Som en viktig del av ingeniørmaterialer og funksjonelle materialer har avanserte keramiske materialer brede bruksmuligheter innen ny energi, kommunikasjonselektronikk, halvledere, romfart og andre industrielle felt. Imidlertid, fordi keramisk pulver hovedsakelig er ionisk binding eller kovalent bindingsforbindelse, er den tradisjonelle sintringsprosessen for å forberede tettkeramiske materialerkrever høyere sintringstemperatur og lengre holdetid, noe som uunngåelig fører til kornforgrovning og porøsitetsrester, og deretter påvirker egenskapene tilkeramisk sprøytestøping. For å reduseremetall sintringtemperatur, forkorte sintringstiden, forbedre sintringstettheten og materialegenskaper, har forskere utviklet en rekke nye sintringsteknologier.
Spark plasma sintring (SPS)
SPS-teknologi er en ny type hurtigsintringsteknologi som har vært mye bekymret og studert i den akademiske verden. FIG. 1 viser dets arbeidsprinsipp.
SPS-teknologi var banebrytende for introduksjonen av en likestrømspulsstrøm isintringsprosess. Innenteren fungerer som en bærer for strømmen å passere gjennom mens den påfører trykk på materialet. I motsetning til tradisjonelle sintringsteknikker, som vanligvis bruker stråleoppvarming av et varmelegeme, bruker SPS den termiske effekten av en stor elektrisk strøm som passerer gjennom en form eller ledende prøve for å varme materialet. For isolasjonsprøver brukes vanligvis grafitt med god elektrisk ledningsevne som formmateriale, og motstandsvarmen til formen brukes for å få prøven til å stige raskt. For ledende prøver kan en isolerende form brukes til å varme opp en strøm direkte gjennom prøven. Oppvarmingshastigheten kan nå 1000 ℃ / min. Når prøvetemperaturen når den innstilte verdien, kan sintringen fullføres etter en kort tids varmekonservering.
SPS-teknologi har fordelene med lav sintringstemperatur, kort holdetid, rask oppvarmingshastighet, justerbart sintringstrykk og flerfeltskobling (elektrisk-mekanisk-termisk).
Flash sintring (FS)
FS-teknologi ble først rapportert i 2010 av Cologna et al fra University of Colorado, basert på studiet av feltassistert metallpulversintringsteknologi (FAST)
FS-teknologi involverer hovedsakelig tre prosessparametere, nemlig ovnstemperatur (Tf), feltintensitet (E) og strøm (J). Figur 3C viser variasjonstrenden for hver parameter i den tradisjonelle FS-prosessen. I denne modusen påføres et jevnt elektrisk felt på materialet og ovnstemperaturen stiger med konstant hastighet. Når ovnstemperaturen er lav, er materialresistiviteten høy og strømmen som strømmer gjennom materialet er liten. Med økningen i ovnstemperaturen synker prøveresistiviteten og strømmen øker gradvis. Dette stadiet kalles inkubasjonsstadiet og systemet er spenningsstyrt. Når ovnstemperaturen stiger til den kritiske temperaturen, synker materialresistiviteten plutselig, strømmen øker kraftig, og FS oppstår. Siden feltstyrken fortsatt er stabil på dette tidspunktet, vil systemeffekten (W = EJ) raskt nå strømgrensen til strømforsyningen, og systemet vil gå over fra spenningsstyring til strømstyring, som kalles FS-trinn. Når resistiviteten til materialet ikke stiger, stabiliserer feltstyrken seg igjen, og sintring går inn i det stabile stadiet, det vil si isolasjonsstadiet til FS. Etter isolasjonsfasen avsluttes en komplett FS-prosess.
Sammenlignet med tradisjonell sintring har FS følgende fordeler: forkorte sintringstiden og redusere ovnstemperaturen som kreves for sintring, hemme kornvekst, kan oppnå ikke-likevektssintring, enkelt utstyr, lav pris.
Innleggstid: Jun-07-2022