فناوری زینترینگ قالب‌گیری تزریقی سرامیک

مواد سرامیکی پیشرفته به عنوان بخش مهمی از مواد مهندسی و مواد کاربردی، چشم‌انداز کاربرد گسترده‌ای در انرژی‌های نو، الکترونیک ارتباطات، نیمه‌هادی‌ها، هوافضا و سایر زمینه‌های صنعتی دارند. با این حال، از آنجا که پودر سرامیک عمدتاً از پیوند یونی یا پیوند کووالانسی تشکیل شده است، فرآیند تف‌جوشی سنتی برای تهیه پودر متراکم... مواد سرامیکی به دمای پخت بالاتر و زمان نگهداری طولانی‌تر نیاز دارد، که به ناچار منجر به درشت شدن دانه و باقی ماندن تخلخل می‌شود و سپس بر خواص ... تأثیر می‌گذارد. قالب گیری تزریقی سرامیکبرای کاهش پخت فلز محققان با هدف دستیابی به دما، کاهش زمان پخت، بهبود چگالی پخت و خواص مواد، انواع فناوری‌های جدید پخت را توسعه داده‌اند.

تف‌جوشی پلاسمای جرقه‌ای (SPS)

فناوری SPS نوع جدیدی از فناوری پخت سریع است که به طور گسترده در دنیای آکادمیک مورد توجه و مطالعه قرار گرفته است. شکل 1 اصول کار آن را نشان می‌دهد.

فناوری SPS پیشگام معرفی جریان پالسی dc به ... فرآیند پختفرورونده به عنوان حاملی برای عبور جریان در حین اعمال فشار به ماده عمل می‌کند. برخلاف تکنیک‌های سنتی زینترینگ که معمولاً از گرمایش تابشی یک جسم گرمایشی استفاده می‌کنند، SPS از اثر حرارتی یک جریان الکتریکی بزرگ که از قالب یا نمونه رسانا عبور می‌کند، برای گرم کردن ماده استفاده می‌کند. برای نمونه‌های عایق، معمولاً از گرافیت با رسانایی الکتریکی خوب به عنوان ماده قالب استفاده می‌شود و از گرمای مقاومتی قالب برای بالا آمدن سریع نمونه استفاده می‌شود. برای نمونه‌های رسانا، می‌توان از یک قالب عایق برای گرم کردن مستقیم جریان از طریق نمونه استفاده کرد. نرخ گرمایش می‌تواند به 1000 درجه سانتیگراد در دقیقه برسد. هنگامی که دمای نمونه به مقدار تعیین شده برسد، زینترینگ می‌تواند پس از مدت کوتاهی حفظ گرما، تکمیل شود.

فناوری SPS مزایای دمای پخت پایین، زمان نگهداری کوتاه، نرخ گرمایش سریع، فشار پخت قابل تنظیم و کوپلینگ چند میدانی (الکتریکی-مکانیکی-حرارتی) را دارد.

پخت فلش (FS)

فناوری FS برای اولین بار در سال ۲۰۱۰ توسط کلوگنا و همکارانش از دانشگاه کلرادو، بر اساس مطالعه فناوری تف‌جوشی پودر فلز به کمک میدان (FAST) گزارش شد.

فناوری FS عمدتاً شامل سه پارامتر فرآیند، یعنی دمای کوره (Tf)، شدت میدان (E) و جریان (J) است. شکل 3C روند تغییرات هر پارامتر را در فرآیند FS سنتی نشان می‌دهد. در این حالت، یک میدان الکتریکی ثابت به ماده اعمال می‌شود و دمای کوره با سرعت ثابتی افزایش می‌یابد. هنگامی که دمای کوره پایین است، مقاومت ویژه ماده بالا و جریان عبوری از ماده کم است. با افزایش دمای کوره، مقاومت ویژه نمونه کاهش و جریان به تدریج افزایش می‌یابد. این مرحله، مرحله انکوباسیون نامیده می‌شود و سیستم تحت کنترل ولتاژ است. هنگامی که دمای کوره به دمای بحرانی افزایش می‌یابد، مقاومت ویژه ماده به طور ناگهانی کاهش می‌یابد، جریان به شدت افزایش می‌یابد و FS رخ می‌دهد. از آنجایی که قدرت میدان در این زمان هنوز پایدار است، توان سیستم (W = EJ) به سرعت به حد توان منبع تغذیه می‌رسد و سیستم از کنترل ولتاژ به کنترل جریان تغییر می‌کند که به آن مرحله FS می‌گویند. هنگامی که مقاومت ویژه ماده افزایش نمی‌یابد، قدرت میدان دوباره تثبیت می‌شود و زینترینگ وارد مرحله پایدار، یعنی مرحله عایق‌بندی FS، می‌شود. پس از مرحله عایق کاری، یک فرآیند کامل FS به پایان می رسد.

در مقایسه با پخت سنتی، FS مزایای زیر را دارد: کوتاه کردن زمان پخت و کاهش دمای کوره مورد نیاز برای پخت، مهار رشد دانه، امکان پخت غیر تعادلی، تجهیزات ساده، هزینه کم.