Como parte importante de los materiales de ingeniería y materiales funcionales, los materiales cerámicos avanzados tienen amplias posibilidades de aplicación en nuevas energías, electrónica de comunicaciones, semiconductores, industria aeroespacial y otros campos industriales. Sin embargo, dado que el polvo cerámico está compuesto principalmente por enlaces iónicos o covalentes, el proceso de sinterización tradicional para preparar... materiales cerámicos requiere una temperatura de sinterización más alta y un tiempo de retención más prolongado, lo que inevitablemente conduce al engrosamiento del grano y a la formación de residuos porosos, y luego afecta las propiedades del material. moldeo por inyección de cerámica. Para reducir sinterización de metales temperatura, acortar el tiempo de sinterización, mejorar la densidad de sinterización y las propiedades del material, los investigadores han desarrollado una variedad de nuevas tecnologías de sinterización.
Sinterización por plasma de chispa (SPS)
La tecnología SPS es un nuevo tipo de tecnología de sinterización rápida que ha sido ampliamente estudiada en el ámbito académico. La figura 1 muestra su principio de funcionamiento.
La tecnología SPS fue pionera en la introducción de una corriente de pulso de CC en el proceso de sinterizaciónEl penetrador actúa como portador de corriente mientras se aplica presión al material. A diferencia de las técnicas de sinterización tradicionales, que suelen utilizar el calentamiento radiante de un cuerpo calefactor, la sinterización por penetración (SPS) aprovecha el efecto térmico de una gran corriente eléctrica que pasa a través de un molde o muestra conductora para calentar el material. Para muestras aislantes, se suele utilizar grafito con buena conductividad eléctrica como material de molde, y el calor resistivo del molde se aprovecha para que la muestra ascienda rápidamente. Para muestras conductoras, se puede utilizar un molde aislante para calentar una corriente directamente a través de la muestra. La velocidad de calentamiento puede alcanzar los 1000 ℃/min. Cuando la temperatura de la muestra alcanza el valor establecido, la sinterización puede completarse tras un breve periodo de conservación del calor.
La tecnología SPS tiene las ventajas de baja temperatura de sinterización, corto tiempo de retención, rápida velocidad de calentamiento, presión de sinterización ajustable y acoplamiento multicampo (eléctrico-mecánico-térmico).
Sinterización flash (FS)
La tecnología FS fue reportada por primera vez en 2010 por Cologna et al de la Universidad de Colorado, basándose en el estudio de la tecnología de sinterización de polvo metálico asistida por campo (FAST).
La tecnología FS involucra principalmente tres parámetros de proceso: la temperatura del horno (Tf), la intensidad de campo (E) y la corriente (J). La Figura 3C muestra la tendencia de variación de cada parámetro en el proceso FS tradicional. En este modo, se aplica un campo eléctrico constante al material y la temperatura del horno aumenta a una velocidad constante. Cuando la temperatura del horno es baja, la resistividad del material es alta y la corriente que fluye a través del material es pequeña. Con el aumento de la temperatura del horno, la resistividad de la muestra disminuye y la corriente aumenta gradualmente. Esta etapa se denomina etapa de incubación y el sistema está controlado por voltaje. Cuando la temperatura del horno alcanza la temperatura crítica, la resistividad del material cae repentinamente, la corriente aumenta bruscamente y se produce FS. Dado que la intensidad de campo aún se mantiene estable en este momento, la potencia del sistema (W = EJ) alcanzará rápidamente el límite de potencia de la fuente de alimentación y el sistema cambiará del control de voltaje al control de corriente, lo que se denomina etapa FS. Cuando la resistividad del material no aumenta, la intensidad de campo se estabiliza y la sinterización entra en la fase estable, es decir, la fase de aislamiento de la sinterización por fusión (FS). Tras esta fase, finaliza el proceso completo de sinterización por fusión (FS).
En comparación con la sinterización tradicional, FS tiene las siguientes ventajas: acorta el tiempo de sinterización y reduce la temperatura del horno requerida para la sinterización, inhibe el crecimiento del grano, puede lograr una sinterización sin equilibrio, equipo simple y bajo costo.
Hora de publicación: 07-jun-2022