Будучи важной частью конструкционных и функциональных материалов, современные керамические материалы имеют широкие перспективы применения в новой энергетике, коммуникационной электронике, полупроводниках, аэрокосмической промышленности и других отраслях промышленности. Однако, поскольку керамический порошок в основном представляет собой соединение с ионными или ковалентными связями, традиционный метод спекания для получения плотных керамические материалы требует более высокой температуры спекания и более длительного времени выдержки, что неизбежно приводит к укрупнению зерна и образованию остаточной пористости, а затем влияет на свойства литье керамики под давлением. Чтобы уменьшить спекание металлов Для повышения температуры, сокращения времени спекания, улучшения плотности спекания и свойств материала исследователи разработали целый ряд новых технологий спекания.
Искровое плазменное спекание (ИПС)
Технология SPS — это новый тип технологии быстрого спекания, который широко изучается и вызывает интерес в академическом мире. На рис. 1 показан принцип его работы.
Технология SPS стала пионером во внедрении постоянного импульсного тока в процесс спеканияИндентор служит проводником тока, одновременно оказывая давление на материал. В отличие от традиционных методов спекания, которые обычно используют лучистый нагрев нагревательного тела, метод SPS использует тепловой эффект сильного электрического тока, проходящего через форму или проводящий образец, для нагрева материала. Для изолирующих образцов в качестве материала формы обычно используют графит с хорошей электропроводностью, а сопротивление формы используется для быстрого подъема образца. Для проводящих образцов изолирующая форма может использоваться для нагрева тока непосредственно через образец. Скорость нагрева может достигать 1000 ℃ / мин. Когда температура образца достигает заданного значения, спекание может быть завершено после непродолжительного времени поддержания тепла.
Технология SPS обладает преимуществами низкой температуры спекания, короткого времени выдержки, высокой скорости нагрева, регулируемого давления спекания и многополевой связи (электрической, механической и тепловой).
Мгновенное спекание (FS)
Технология FS была впервые описана в 2010 году Колонья и соавторами из Университета Колорадо на основе исследования технологии спекания металлических порошков с помощью поля (FAST).
Технология FS в основном включает три параметра процесса, а именно температуру печи (Tf), напряженность поля (E) и ток (J). Рисунок 3C показывает тенденцию изменения каждого параметра в традиционном процессе FS. В этом режиме к материалу прикладывается постоянное электрическое поле, и температура печи растет с постоянной скоростью. Когда температура печи низкая, удельное сопротивление материала высокое, а ток, протекающий через материал, небольшой. С повышением температуры печи удельное сопротивление образца уменьшается, а ток постепенно увеличивается. Этот этап называется этапом инкубации, и система управляется напряжением. Когда температура печи повышается до критической температуры, удельное сопротивление материала внезапно падает, ток резко возрастает, и происходит FS. Поскольку напряженность поля в это время еще стабильна, мощность системы (W = EJ) быстро достигнет предела мощности источника питания, и система перейдет с управления напряжением на управление током, что называется этапом FS. Когда сопротивление материала не увеличивается, напряжённость поля снова стабилизируется, и спекание переходит в стадию стабильности, то есть в стадию изоляции FS. После стадии изоляции полный процесс FS завершается.
По сравнению с традиционным спеканием, FS имеет следующие преимущества: сокращает время спекания и снижает температуру печи, необходимую для спекания, подавляет рост зерна, может достигать неравновесного спекания, простота оборудования, низкая стоимость.
Время публикации: 07 июня 2022 г.