SPS-2T型放電等離子熱壓燒結爐

關(guān)鍵詞：放電，等離子，熱壓燒結

  放電等離子燒結(Spark Plasma Sintering,簡(jiǎn)稱(chēng)SPS)工藝是將金屬等粉末裝入石墨等材質(zhì)制成的模具內，利用上、下模沖及通電電極將特定燒結電源和壓制壓力施加于燒結粉末，經(jīng)放電活化、熱塑變形和冷卻完成制取高性能材料的一種新的粉末冶金燒結技術(shù)。

放電等離子燒結具有在加壓過(guò)程中燒結的特點(diǎn)，脈沖電流產(chǎn)生的等離子體及燒結過(guò)程中的加壓有利于降低粉末的燒結溫度。同時(shí)低電壓、高電流的特征，能使粉末快速燒結致密。

優(yōu)點(diǎn)：升溫速度快、燒結時(shí)間短、燒結溫度低、晶粒均勻、有利于控制燒結體的細微結構、獲得材料的致密度高，并且有著(zhù)操作簡(jiǎn)單、再現性高、安全可靠、節省空間、節省能源及成本低等優(yōu)點(diǎn)

1、什么是放電等離子體

放電等離子燒結(Spark Plasma Sintering)簡(jiǎn)稱(chēng)SPS，是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新型的快速燒結技術(shù)。該技術(shù)是在粉末顆粒間直接通入脈沖電流進(jìn)行加熱燒結，因此有時(shí)也被稱(chēng)為等離子活化燒結(Plasma Activated Sintering, PAS)或等離子體輔助燒結（Plasma Assister Sintering, PAS）。

該技術(shù)是通過(guò)將特殊電源控制裝置發(fā)生的ON-OFF直流脈沖電壓加到粉體試料上，除了能利用通常放電加工所引起的燒結促進(jìn)作用（放電沖擊壓力和焦耳加熱）外，還有效利用脈沖放電初期粉體間產(chǎn)生的火花放電現象（瞬間產(chǎn)生高溫等離子體）所引起的燒結促進(jìn)作用通過(guò)瞬時(shí)高溫場(chǎng)實(shí)現致密化的快速燒結技術(shù)。

2、放電等離子體優(yōu)點(diǎn)

放電等離子體燒結由于強脈沖電流加在粉末顆粒間，因此可產(chǎn)生諸多有利于快速燒結的效應。其相比常規燒結技術(shù)，放電等離子體燒結融等離子活化、熱壓、電阻加熱為一體，升溫速度快、燒結時(shí)間短、燒結溫度低、晶粒均勻、有利于控制燒結體的細微結構、獲得材料的致密度高，并且有著(zhù)操作簡(jiǎn)單、再現性高、安全可靠、節省空間、節省能源及成本低等優(yōu)點(diǎn)。

3、放電等離子體燒結的原理

SPS燒結機理目前還沒(méi)有達成較為統一的認識，其燒結的中間過(guò)程還有待于進(jìn)一步研究。SPS的制造商Sumitomo公司的M.Tokita最早提出放電等離子燒結的觀(guān)點(diǎn)，他認為：粉末顆粒微區還存在電場(chǎng)誘導的正負極，在脈沖電流作用下顆粒間發(fā)生放電，激發(fā)等離子體，由放電產(chǎn)生的高能粒子撞擊顆粒間的接觸部分，使物質(zhì)產(chǎn)生蒸發(fā)作用而起到凈化和活化作用，電能貯存在顆粒團的介電層中，介電層發(fā)生間歇式快速放電，在粉末顆粒未接觸部位產(chǎn)生自發(fā)熱。

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目前一般認為，SPS與熱壓(HP)有相似之處，但加熱方式不同，它是一種利用通-斷直流脈沖電流直接通電燒結的加壓燒結法。通-斷式直流脈沖電流的主要作用是產(chǎn)生放電等離子體、放電沖擊壓力、焦耳熱和電場(chǎng)擴散作用。

在SPS燒結過(guò)程中，電極通入直流脈沖電流時(shí)瞬間產(chǎn)生的放電等離子體，使燒結體內部各個(gè)顆粒均勻的自身產(chǎn)生焦耳熱并使顆粒表面活化。與自身加熱反應合成法(SHS)和微波燒結法類(lèi)似，SPS是有效利用粉末內部的自身發(fā)熱作用而進(jìn)行燒結的。

SPS燒結過(guò)程可以看作是顆粒放電、導電加熱和加壓綜合作用的結果。除加熱和加壓這兩個(gè)促進(jìn)燒結的因素外，在SPS技術(shù)中，顆粒間的有效放電可產(chǎn)生局部高溫，可以使表面局部熔化、表面物質(zhì)剝落；高溫等離子的濺射和放電沖擊清除了粉末顆粒表面雜質(zhì)（如去處表面氧化物等）和吸附的氣體。

4、放電等立體燒結工藝

在進(jìn)行具體的SPS實(shí)驗操作時(shí)，將試樣裝入石墨模具中，模具置于上下電極之間，通過(guò)油壓系統加壓，然后對腔體抽真空，達到要求的真空度后通入脈沖電流進(jìn)行實(shí)驗。脈沖大電流直接施加于導電模具和樣品上，通過(guò)樣品及間隙的部分電流激活晶粒表面，在孔隙間局部放電，產(chǎn)生等離子體，粉末顆粒表面被活化、發(fā)熱，同時(shí)，通過(guò)模具的部分電流加熱模具，使模具開(kāi)始對試樣傳熱，試樣溫度升高，開(kāi)始收縮，產(chǎn)生一定的密度，并隨著(zhù)溫度的升高而增大，直至達到燒結溫度后收縮結束，致密度達到最大。

5、放電等離子體燒結的應用

由于SPS的燒結機理，SPS技術(shù)具有升溫速度快、燒結溫度低、燒結時(shí)間短、節能環(huán)保等特點(diǎn)，SPS技術(shù)已廣泛應用于納米材料、梯度功能材料、金屬材料、磁性材料、復合材料、陶瓷等材料的制備 

主要技術(shù)參數：

原理：SPS技術(shù)用脈沖放電初期粉體間產(chǎn)生的火花放電現象（瞬間產(chǎn)生高溫等離子體）所引起的燒結促進(jìn)作用通過(guò)瞬時(shí)高溫場(chǎng)實(shí)現致密化的快速燒結技術(shù)。

優(yōu)點(diǎn)：、上下壓頭有熱電偶檢測溫度，如有異常，用戶(hù)會(huì )立即觀(guān)察到，關(guān)閉設備，保護設備免受損傷。
2、水路系統做了水溫檢測、水壓監測，如有異常會(huì )報警并自動(dòng)切斷加熱。
3、安裝有防爆系統，當腔體內壓力超過(guò)設定壓力會(huì )報警并切斷加熱。
4、具有超溫、超壓、過(guò)流、欠壓、斷偶保護和顯示等。
5、頂部帶有紅外測溫儀，測溫更準確

功率：sps電源:

技術(shù)參數