Tärkeänä osana teknisiä materiaaleja ja toiminnallisia materiaaleja kehittyneillä keraamisilla materiaaleilla on laajat sovellusmahdollisuudet uudella energia-, viestintä-elektroniikassa, puolijohde-, ilmailu- ja muilla teollisuuden aloilla. Koska keraaminen jauhe on kuitenkin enimmäkseen ionisidos- tai kovalenttinen sidosyhdiste, perinteinen sintrausprosessi tiiviiden valmistamiseksikeraamiset materiaalitvaatii korkeamman sintrauslämpötilan ja pidemmän pitoajan, mikä johtaa väistämättä rakeiden karkenemiseen ja huokoisuusjäännöksiin ja vaikuttaa sittenkeraaminen ruiskuvalu. Vähentääkseenmetallin sintrauslämpötilaa, lyhentää sintrausaikaa, parantaa sintraustiheyttä ja materiaaliominaisuuksia, tutkijat ovat kehittäneet erilaisia uusia sintraustekniikoita.
Spark plasmasintraus (SPS)
SPS-teknologia on uudenlainen nopeasintraustekniikka, jota on tutkittu laajasti akateemisessa maailmassa. KUVA. 1 näyttää sen toimintaperiaatteen.
SPS-tekniikka oli edelläkävijä tasavirtapulssivirran käyttöönotossasintrausprosessi. Syvennys toimii kantajana virran kulkemiselle samalla kun se kohdistaa painetta materiaaliin. Toisin kuin perinteiset sintraustekniikat, joissa käytetään tyypillisesti lämmityskappaleen säteilylämmitystä, SPS käyttää muotin tai johtavan näytteen läpi kulkevan suuren sähkövirran lämpövaikutusta materiaalin lämmittämiseen. Eristysnäytteisiin käytetään yleensä muotin materiaalina hyvän sähkönjohtavuuden omaavaa grafiittia ja muotin vastuslämpöä käytetään saamaan näyte kohoamaan nopeasti. Johtavia näytteitä varten voidaan käyttää eristävää muottia lämmittämään virtaa suoraan näytteen läpi. Lämmitysnopeus voi olla 1000 ℃ /min. Kun näytteen lämpötila saavuttaa asetetun arvon, sintraus voidaan suorittaa lyhyen lämmönsäilytysajan jälkeen.
SPS-tekniikan etuna on alhainen sintrauslämpötila, lyhyt pitoaika, nopea kuumennusnopeus, säädettävä sintrauspaine ja monikenttäkytkentä (sähkö-mekaaninen-terminen).
Flash-sintraus (FS)
FS-teknologian raportoivat ensimmäisen kerran vuonna 2010 Cologna et al Coloradon yliopistosta, joka perustuu kenttäavusteisen metallijauhesintrausteknologian (FAST) tutkimukseen.
FS-tekniikka käsittää pääasiassa kolme prosessiparametria, nimittäin uunin lämpötilan (Tf), kentän voimakkuuden (E) ja virran (J). Kuva 3C esittää kunkin parametrin vaihtelutrendiä perinteisessä FS-prosessissa. Tässä tilassa materiaaliin kohdistetaan tasainen sähkökenttä ja uunin lämpötila nousee vakionopeudella. Kun uunin lämpötila on alhainen, materiaalin ominaisvastus on korkea ja materiaalin läpi kulkeva virta pieni. Uunin lämpötilan noustessa näytteen ominaisvastus pienenee ja virta kasvaa vähitellen. Tätä vaihetta kutsutaan inkubaatiovaiheeksi ja järjestelmä on jänniteohjattu. Kun uunin lämpötila nousee kriittiseen lämpötilaan, materiaalin ominaisvastus laskee äkillisesti, virta nousee jyrkästi ja FS tapahtuu. Koska kentänvoimakkuus on tällä hetkellä edelleen vakaa, järjestelmän teho (W = EJ) saavuttaa nopeasti virtalähteen tehorajan ja järjestelmä siirtyy jännitteenohjauksesta virtaohjaukseen, jota kutsutaan FS-asteeksi. Kun materiaalin ominaisvastus ei nouse, kentänvoimakkuus taas tasaantuu ja sintraus siirtyy stabiiliin vaiheeseen eli FS:n eristysvaiheeseen. Eristysvaiheen jälkeen täydellinen FS-prosessi päättyy.
Perinteiseen sintraukseen verrattuna FS:llä on seuraavat edut: lyhentää sintrausaikaa ja alentaa sintraamiseen vaadittavaa uunin lämpötilaa, estää jyvien kasvua, saavuttaa epätasapainoisen sintrauksen, yksinkertainen laitteisto, alhaiset kustannukset.
Postitusaika: 07.06.2022