tehnologija sinterovanja brizganja keramike

Kao važan dio inženjerskih materijala i funkcionalnih materijala, napredni keramički materijali imaju široku perspektivu primjene u novoj energiji, komunikacijskoj elektronici, poluvodičima, zrakoplovstvu i drugim industrijskim poljima. Međutim, budući da je keramički prah uglavnom spoj ionske ili kovalentne veze, tradicionalni proces sinteriranja za pripremu gustihkeramičkih materijalazahtijeva višu temperaturu sinteriranja i duže vrijeme držanja, što neminovno dovodi do grubosti zrna i ostatka poroznosti, a zatim utiče na svojstvabrizganje keramike. U cilju smanjenjasinterovanje metalatemperature, skratiti vrijeme sinteriranja, poboljšati gustinu sinteriranja i svojstva materijala, istraživači su razvili niz novih tehnologija sinteriranja.

Spark plazma sinterovanje (SPS)

SPS tehnologija je nova vrsta tehnologije brzog sinterovanja koja je široko zastupljena i proučavana u akademskom svijetu. Fig. 1 pokazuje njegov princip rada.

SPS tehnologija je pionir u uvođenju jednosmerne impulsne struje uproces sinterovanja. Indenter djeluje kao nosilac struje kroz koji se vrši pritisak na materijal. Za razliku od tradicionalnih tehnika sinterovanja, koje obično koriste zračenje grijaćeg tijela, SPS koristi toplinski efekat velike električne struje koja prolazi kroz kalup ili provodni uzorak za zagrijavanje materijala. Za izolacijske uzorke, grafit s dobrom električnom provodljivošću se obično koristi kao materijal kalupa, a otporna toplina kalupa se koristi kako bi se uzorak brzo podigao. Za provodljive uzorke, izolacijski kalup se može koristiti za zagrijavanje struje direktno kroz uzorak. Brzina zagrijavanja može doseći 1000 ℃ /min. Kada temperatura uzorka dostigne zadatu vrijednost, sinteriranje se može završiti nakon kratkog vremena očuvanja topline.

SPS tehnologija ima prednosti niske temperature sinterovanja, kratkog vremena držanja, brzog zagrevanja, podesivog pritiska sinterovanja i sprege u više polja (električno-mehaničko-termičko).

Flash sinterovanje (FS)

FS tehnologiju su prvi put objavili 2010. Cologna i ostali sa Univerziteta u Koloradu, na osnovu studije tehnologije sinterovanja metalnog praha uz pomoć terena (FAST)

FS tehnologija uglavnom uključuje tri parametra procesa, odnosno temperaturu peći (Tf), intenzitet polja (E) i struju (J). Slika 3C prikazuje trend varijacije svakog parametra u tradicionalnom FS procesu. U ovom načinu rada, stabilno električno polje se primjenjuje na materijal i temperatura peći raste konstantnom brzinom. Kada je temperatura peći niska, otpornost materijala je visoka i struja koja teče kroz materijal je mala. Sa povećanjem temperature peći, otpor uzorka opada i struja se postepeno povećava. Ova faza se zove faza inkubacije i sistem je kontrolisan naponom. Kada temperatura peći poraste na kritičnu temperaturu, otpor materijala naglo opada, struja naglo raste i nastaje FS. Pošto je jačina polja u ovom trenutku još uvek stabilna, sistemska snaga (W = EJ) će brzo dostići granicu snage napajanja, a sistem će se promeniti sa kontrole napona na kontrolu struje, što se naziva FS stepen. Kada otpornost materijala ne raste, jačina polja se ponovo stabilizuje i sinterovanje prelazi u stabilnu fazu, odnosno fazu izolacije FS. Nakon faze izolacije završava se kompletan FS proces.

U poređenju sa tradicionalnim sinterovanjem, FS ima sledeće prednosti: skraćuje vreme sinterovanja i smanjuje temperaturu peći potrebnu za sinterovanje, inhibira rast zrna, može postići neravnotežno sinterovanje, jednostavna oprema, niska cena.