放电等离子体烧结技术SPS.ppt

放放电等离子体等离子体烧结技技术SPS目目录1.放放电等离子等离子烧结（SPS）简介介2.放放电等离子等离子烧结（SPS）的基本原理）的基本原理3.放放电等离子等离子烧结（SPS）的）的优缺点缺点4.放放电等离子等离子烧结（SPS）的）的应用用2放放电等离子体等离子体烧结（SPS）简介介1930年年，美美国国科科学学家家提提出出利利用用等等离离子子体体脉脉冲冲电流流烧结原原理理，直直到到1965年年，脉脉冲冲电流流烧结技技术才才在在美美、日日等等国国得得到到应用用。日日本本获得得了了SPS技技术的的专利利，但但当当时未未能能解解决决该技技术存在的生存在的生产效率低等效率低等问题，因此，因此SPS技技术没有得到推广没有得到推广应用。用。SPS技技术的推广的推广应用是从上个世用是从上个世纪80年代末期开始的。年代末期开始的。1988年日本研制出第一台工年日本研制出第一台工业型型SPS装置，并在新材料研究装置，并在新材料研究领域内推广域内推广应用。用。由由于于SPS技技术具具有有快快速速、低低温温、高高效效率率等等优点点，近近几几年年国国内内外外许多多大大学学和和科科研研机机构构都都相相继配配备了了SPS烧结系系统，应用用金金属属、陶陶瓷瓷、复复合合材材料料及及功功能能材材料料的的制制备，并并利利用用SPS进行新材料的开行新材料的开发和研究。和研究。2000年年6月武月武汉理工大学理工大学购置了国内首台置了国内首台SPS装置。装置。随随后后上上海海硅硅酸酸盐研研究究所所、清清华大大学学、武武汉大大学学等等高高校校及及科科研研机机构构也也相相继引引进了了SPS装置，用来装置，用来进行相关的科学研究。行相关的科学研究。SPS的的发展展3放放电等离子体等离子体烧结（SPS）简介介放放电等离子等离子烧结(Spark Plasma Sintering,简称称SPS)工工艺是将金属等粉末装入是将金属等粉末装入石墨等材石墨等材质制成的模具内，利用上、下模冲及通制成的模具内，利用上、下模冲及通电电极将特定极将特定烧结电源和源和压制制压力施加于力施加于烧结粉末，粉末，经放放电活化、活化、热塑塑变形和冷却完成制取高性能材料的一形和冷却完成制取高性能材料的一种新的粉末冶金种新的粉末冶金烧结技技术。放放电等离子等离子烧结具有在加具有在加压过程中程中烧结的特点，脉冲的特点，脉冲电流流产生的等离子体生的等离子体及及烧结过程中的加程中的加压有利于降低粉末的有利于降低粉末的烧结温度。同温度。同时低低电压、高、高电流的特征，流的特征，能使粉末快速能使粉末快速烧结致密。致密。4放放电等离子体等离子体烧结（SPS）的基本原理）的基本原理放放电等离子体等离子体烧结系系统示意示意图5放放电等离子体等离子体烧结（SPS）的基本原理）的基本原理放放电过程中粉末粒子程中粉末粒子对的模型的模型粉末粉末颗粒微区存在粒微区存在电场诱导的正的正负极，在脉冲极，在脉冲电流作用流作用下下颗粒粒间发生放生放电，激，激发等离等离子体，由放子体，由放电产生的高能粒子生的高能粒子撞撞击颗粒粒间的接触部分，使物的接触部分，使物质产生蒸生蒸发作用而起到作用而起到净化和化和活化作用，活化作用，电能能贮存在存在颗粒粒团的介的介电层中，介中，介电层发生生间歇歇式快速放式快速放电，在粉末，在粉末颗粒未接粒未接触部位触部位产生自生自发热。6放放电等离子等离子烧结（SPS）的）的优缺点缺点放放电等离子等离子烧结(SPS)技技术具有在具有在较低温度下低温度下实现快速快速烧结致密材料致密材料的特点，与的特点，与传统烧结方法相比，不方法相比，不仅可以可以节约能源、能源、节省省时间、提高、提高设备效率，而且所得的效率，而且所得的烧结体晶粒均匀、致密度高、力学性能好，体晶粒均匀、致密度高、力学性能好，这对于于工工业生生产和科学研究来和科学研究来说，在，在节约能源、提高生能源、提高生产效率方面都有极效率方面都有极为重重要的意要的意义。但是但是SPS的基的基础理理论目前尚不完全清楚，需要目前尚不完全清楚，需要进行大量行大量实践与践与理理论研究来完善，研究来完善，SPS需要增加需要增加设备的多功能性和脉冲的多功能性和脉冲电流的容量，以流的容量，以便做尺寸更大的便做尺寸更大的产品；特品；特别需要需要发展全自展全自动化的化的SPS生生产系系统，以，以满足足复复杂形状、高性能的形状、高性能的产品和三品和三维梯度功能材料的生梯度功能材料的生产需要。需要。7放放电等离子等离子烧结（SPS）的）的应用用 由由于于其其独独特特的的烧烧结结机机理理，SPS技技术术具具有有升升温温速速度度快快、烧烧结结温温度度低低、烧烧结结时时间间短短、节节能能环环保保等等特特点点，SPS已已广广泛泛应应用用于于纳纳米米材材料料、梯梯度度功功能能材材料料、金金属属材材料料、磁磁性性材材料料、复合材料复合材料、陶瓷等材料陶瓷等材料的制备的制备。等离子体烧结技术的适用范围等离子体烧结技术的适用范围8放放电等离子等离子烧结（SPS）的）的应用用Materials Letters,Volume 196,1 June 2017,Pages 403-405将将1700 C下用下用SPS分分别烧结3 min和和5 min的的样品与常品与常规方法在方法在1500 C烧结72 h的的样品品对比可以看出使用比可以看出使用SPS方法得到的方法得到的样品所用品所用时间更短，致密性更好更短，致密性更好。9放放电等离子等离子烧结（SPS）的）的应用用Materials Letters 123(2014)14214410医学资料仅供参考,用药方面谨遵医嘱