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    放電等離子燒結（SPS）的機理與設備簡介
    來源： 時間：2023-12-15 09:38:25 瀏覽：5331次

    放電等離子燒結（SPS）的機理與設備簡介

     

    放電等離子燒結（SPS，Spark Plasma Sintering）是一種高效、快速的粉末冶金燒結技術。它利用低電壓、高電流的直流脈沖在粉末顆粒之間產生放電等離子體，通過瞬間高溫和電磁力實現粉末的快速燒結；SPS技術具有升溫速度快、燒結時間短、組織結構可控、節能環保等特點，廣泛應用于金屬材料、陶瓷材料、復合材料、納米材料等領域。

     

     

     

    一、機理

    1. 等離子體生成：當脈沖電流通過粉末顆粒時，顆粒之間的氣隙發生電火花放電，產生高溫等離子體；等離子體中的活性粒子具有較高的能量，能夠促進粉末顆粒表面的氧化膜分解，提高粉末表面的活性。

    2. 顆粒表面活化：等離子體中的活性粒子與粉末顆粒表面發生反應，去除氧化膜，暴露出新鮮的金屬表面；這有助于提高粉末顆粒的表面活性，降低燒結過程中的擴散阻力。

    3. 電磁力作用：脈沖電流在粉末顆粒之間產生電磁力，使顆粒之間產生局部塑性變形，促進顆粒間的接觸和粘結；同時，電磁力有助于粉末顆粒在燒結過程中保持良好的導電性，降低電阻，提高燒結效率。

    4. 熱壓燒結：在放電等離子體作用下，粉末顆粒表面的溫度迅速升高，達到燒結溫度；在較低的外部壓力作用下，粉末顆粒發生塑性變形，形成緊密的燒結體。

     

    二、設備簡介

    1. SPS系統基本結構：SPS系統主要由垂直加壓系統、水冷系統、氣氛控制系統、脈沖電流發生器和控制器等組成。

    2. 垂直加壓系統：垂直加壓系統用于對粉末材料施加外部壓力，使其在燒結過程中保持緊密排列；加壓系統通常采用液壓或氣壓驅動，可實現穩定的壓力輸出。

    3. 水冷系統：水冷系統用于冷卻燒結模具和粉末材料，以防止過熱；水冷系統通常由冷卻水循環泵、冷卻水管路和散熱器等組成。

    4. 氣氛控制系統：氣氛控制系統用于控制燒結過程中的氣氛條件，如真空、氬氣等；氣氛控制系統通常包括真空泵、氣體流量計、氣體閥門等組件。

    5. 脈沖電流發生器和控制器：脈沖電流發生器和控制器用于產生和控制燒結過程中的脈沖電流；脈沖電流發生器通常采用可控硅或IGBT等器件，控制器則用于設置脈沖電流的參數，如電流大小、脈沖寬度等。

    6. 燒結模具：燒結模具是SPS系統的核心部件，用于承載粉末材料并實現放電等離子燒結；燒結模具通常由導電材料制成，具有良好的導電性和熱穩定性。

     

    三、優勢與應用

    1. 優勢：SPS放電等離子燒結具有升溫速度快、燒結時間短、組織結構可控、節能環保等特點；相較于傳統燒結方法，SPS技術能夠在較低的溫度下實現高質量燒結，降低生產成本。

    2. 應用：SPS放電等離子燒結廣泛應用于金屬材料、陶瓷材料、復合材料、納米材料等領域；具體應用包括功能梯度材料、生物材料、超細或納米晶WC-Co硬質材料、鎂合金等新材料制備。

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    12條評論
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    全部 3小時前 四川
    文字是人類用符號記錄表達信息以傳之久遠的方式和工具。現代文字大多是記錄語言的工具。人類往往先有口頭的語言后產生書面文字，很多小語種，有語言但沒有文字。文字的不同體現了國家和民族的書面表達的方式和思維不同。文字使人類進入有歷史記錄的文明社會。
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