Mühendislik malzemeleri ve fonksiyonel malzemelerin önemli bir parçası olan ileri seramik malzemeler, yeni enerji, iletişim elektroniği, yarı iletken, havacılık ve diğer endüstriyel alanlarda geniş uygulama olanaklarına sahiptir. Ancak, seramik tozu çoğunlukla iyonik bağ veya kovalent bağ bileşiği olduğundan, yoğun malzemeler hazırlamak için kullanılan geleneksel sinterleme işlemi, seramik malzemeler daha yüksek sinterleme sıcaklığı ve daha uzun tutma süresi gerektirir, bu da kaçınılmaz olarak tane irileşmesine ve gözeneklilik kalıntısına yol açar ve daha sonra özelliklerini etkiler seramik enjeksiyon kalıplamaAzaltmak için metal sinterleme Sıcaklık artışı, sinterleme süresinin kısaltılması, sinterleme yoğunluğunun ve malzeme özelliklerinin iyileştirilmesi amacıyla araştırmacılar çeşitli yeni sinterleme teknolojileri geliştirmişlerdir.
Kıvılcım plazma sinterleme (SPS)
SPS teknolojisi, akademik dünyada geniş çapta ilgi gören ve incelenen yeni bir hızlı sinterleme teknolojisidir. Şekil 1, çalışma prensibini göstermektedir.
SPS teknolojisi, DC darbe akımının sisteme tanıtılmasında öncülük etti sinterleme işlemiGirinti elemanı, malzemeye basınç uygularken akımın geçmesi için bir taşıyıcı görevi görür. Genellikle bir ısıtma gövdesinin radyant ısıtmasını kullanan geleneksel sinterleme tekniklerinin aksine, SPS, malzemeyi ısıtmak için bir kalıp veya iletken numuneden geçen büyük bir elektrik akımının termal etkisini kullanır. Yalıtkan numuneler için genellikle kalıp malzemesi olarak iyi elektriksel iletkenliğe sahip grafit kullanılır ve kalıbın direnç ısısı, numunenin hızla yükselmesini sağlamak için kullanılır. İletken numuneler için, akımı doğrudan numuneden geçirmek için yalıtkan bir kalıp kullanılabilir. Isıtma hızı 1000 ℃ /dakikaya ulaşabilir. Numune sıcaklığı ayarlanan değere ulaştığında, kısa bir ısı koruma süresinin ardından sinterleme tamamlanabilir.
SPS teknolojisi düşük sinterleme sıcaklığı, kısa tutma süresi, hızlı ısıtma hızı, ayarlanabilir sinterleme basıncı ve çoklu alan kuplajı (elektrik-mekanik-termal) avantajlarına sahiptir.
Flaş sinterleme (FS)
FS teknolojisi ilk olarak 2010 yılında Colorado Üniversitesi'nden Cologna ve arkadaşları tarafından, saha destekli metal tozu sinterleme teknolojisi (FAST) çalışmasına dayanarak bildirilmiştir.
FS teknolojisi temel olarak üç işlem parametresini içerir: fırın sıcaklığı (Tf), alan şiddeti (E) ve akım (J). Şekil 3C, geleneksel FS sürecinde her parametrenin değişim eğilimini göstermektedir. Bu modda, malzemeye sabit bir elektrik alanı uygulanır ve fırın sıcaklığı sabit bir oranda yükselir. Fırın sıcaklığı düşük olduğunda, malzeme direnci yüksektir ve malzemeden geçen akım küçüktür. Fırın sıcaklığının artmasıyla, numune direnci azalır ve akım kademeli olarak artar. Bu aşamaya inkübasyon aşaması denir ve sistem voltaj kontrollüdür. Fırın sıcaklığı kritik sıcaklığa yükseldiğinde, malzeme direnci aniden düşer, akım keskin bir şekilde yükselir ve FS meydana gelir. Bu sırada alan şiddeti hala kararlı olduğundan, sistem gücü (W = EJ) hızla güç kaynağının güç sınırına ulaşacak ve sistem voltaj kontrolünden akım kontrolüne geçecektir; buna FS aşaması denir. Malzemenin özdirenci artmadığında, alan şiddeti tekrar dengelenir ve sinterleme kararlı aşamaya, yani FS'nin yalıtım aşamasına girer. Yalıtım aşamasından sonra, tam bir FS süreci sona erer.
Geleneksel sinterleme ile karşılaştırıldığında FS'nin şu avantajları vardır: sinterleme süresini kısaltmak ve sinterleme için gereken fırın sıcaklığını düşürmek, tane büyümesini engellemek, denge dışı sinterleme elde edebilmek, basit ekipman, düşük maliyet.
Gönderi zamanı: 07 Haz 2022