Kot pomemben del inženirskih materialov in funkcionalnih materialov imajo napredni keramični materiali široke možnosti uporabe v novi energiji, komunikacijski elektroniki, polprevodnikih, letalstvu in drugih industrijskih področjih. Ker pa je keramični prah večinoma spojina ionske ali kovalentne vezi, tradicionalni postopek sintranja za pripravo gostokeramični materializahteva višjo temperaturo sintranja in daljši čas zadrževanja, kar neizogibno vodi do grobljenja zrn in ostankov poroznosti, nato pa vpliva na lastnostibrizganje keramike. Da bi zmanjšalikovinsko sintranjetemperaturo, skrajšati čas sintranja, izboljšati gostoto sintranja in lastnosti materiala, so raziskovalci razvili vrsto novih tehnologij sintranja.
Sintranje s plazemsko iskro (SPS)
Tehnologija SPS je nova vrsta tehnologije hitrega sintranja, ki je bila zelo zaskrbljena in preučevana v akademskem svetu. FIG. 1 prikazuje princip njegovega delovanja.
Tehnologija SPS je bila prva uvedba enosmernega impulznega toka vpostopek sintranja. Indenter deluje kot nosilec toka, skozi katerega prehaja, medtem ko pritiska na material. Za razliko od tradicionalnih tehnik sintranja, ki običajno uporabljajo sevalno ogrevanje grelnega telesa, SPS za segrevanje materiala uporablja toplotni učinek velikega električnega toka, ki prehaja skozi kalup ali prevodni vzorec. Za izolacijske vzorce se kot material za kalup običajno uporablja grafit z dobro električno prevodnostjo, uporovna toplota kalupa pa se uporablja za hitro dvigovanje vzorca. Za prevodne vzorce se lahko uporabi izolacijski kalup za ogrevanje toka neposredno skozi vzorec. Hitrost ogrevanja lahko doseže 1000 ℃ / min. Ko temperatura vzorca doseže nastavljeno vrednost, se sintranje lahko zaključi po kratkem času ohranjanja toplote.
Tehnologija SPS ima prednosti nizke temperature sintranja, kratkega časa zadrževanja, hitre stopnje segrevanja, nastavljivega tlaka sintranja in večpoljske sklopke (električno-mehansko-termično).
Hitro sintranje (FS)
O tehnologiji FS so leta 2010 prvič poročali Cologna et al z Univerze v Koloradu na podlagi študije tehnologije sintranja kovinskega prahu s pomočjo terena (FAST).
Tehnologija FS vključuje predvsem tri procesne parametre, in sicer temperaturo peči (Tf), jakost polja (E) in tok (J). Slika 3C prikazuje trend variacije vsakega parametra v tradicionalnem procesu FS. V tem načinu je na material uporabljeno enakomerno električno polje in temperatura peči narašča s konstantno hitrostjo. Ko je temperatura peči nizka, je upornost materiala visoka in tok, ki teče skozi material, je majhen. Z naraščanjem temperature peči se upornost vzorca zmanjšuje in tok postopoma narašča. Ta stopnja se imenuje faza inkubacije in sistem je napetostno nadzorovan. Ko se temperatura peči dvigne na kritično temperaturo, upornost materiala nenadoma pade, tok močno naraste in pride do FS. Ker je poljska jakost v tem času še vedno stabilna, bo moč sistema (W = EJ) hitro dosegla mejo moči napajalnika in sistem bo prešel iz nadzora napetosti v nadzor toka, kar se imenuje stopnja FS. Ko se upornost materiala ne poveča, se poljska jakost ponovno stabilizira in sintranje preide v stabilno fazo, to je izolacijsko fazo FS. Po stopnji izolacije se konča celoten postopek FS.
V primerjavi s tradicionalnim sintranjem ima FS naslednje prednosti: skrajša čas sintranja in zniža temperaturo peči, potrebno za sintranje, zavira rast zrn, lahko doseže neravnovesno sintranje, preprosto opremo, nizke stroške.
Čas objave: jun-07-2022