Kao važan dio inženjerskih materijala i funkcionalnih materijala, napredni keramički materijali imaju široku primjenu u novoj energetici, komunikacijskoj elektronici, poluvodiču, zrakoplovstvu i drugim industrijskim područjima. Međutim, budući da je keramički prah većinom spoj ionske ili kovalentne veze, tradicionalni postupak sinteriranja za pripremu gustogkeramičkih materijalazahtijeva višu temperaturu sinteriranja i dulje vrijeme držanja, što neizbježno dovodi do krupljenja zrna i ostatka poroznosti, a zatim utječe na svojstvainjekcijsko prešanje keramike. Kako bi se smanjiosinterovanje metalatemperature, skratiti vrijeme sinteriranja, poboljšati gustoću sinteriranja i svojstva materijala, istraživači su razvili razne nove tehnologije sinteriranja.
Sinteriranje plazmom iskre (SPS)
SPS tehnologija je nova vrsta tehnologije brzog sinteriranja koja je široko zabrinuta i proučavana u akademskom svijetu. SLIKA 1 prikazuje njegov princip rada.
SPS tehnologija prva je uvela istosmjernu pulsnu struju uproces sinteriranja. Utiskivač djeluje kao nosač kroz koji struja prolazi dok vrši pritisak na materijal. Za razliku od tradicionalnih tehnika sinteriranja, koje obično koriste radijacijsko grijanje grijaćeg tijela, SPS koristi toplinski učinak velike električne struje koja prolazi kroz kalup ili provodni uzorak za zagrijavanje materijala. Za izolacijske uzorke obično se koristi grafit s dobrom električnom vodljivošću kao materijal kalupa, a toplina otpora kalupa koristi se za brzo podizanje uzorka. Za vodljive uzorke može se koristiti izolacijski kalup za zagrijavanje struje izravno kroz uzorak. Brzina zagrijavanja može doseći 1000 ℃ / min. Kada temperatura uzorka dosegne zadanu vrijednost, sinteriranje se može dovršiti nakon kratkog vremena očuvanja topline.
SPS tehnologija ima prednosti niske temperature sinteriranja, kratkog vremena zadržavanja, brze brzine zagrijavanja, podesivog tlaka sinteriranja i višestrukog spajanja (električno-mehaničko-termalno).
Brzo sinteriranje (FS)
FS tehnologiju prvi su izvijestili 2010. Cologna i suradnici sa Sveučilišta Colorado, na temelju studije tehnologije sinteriranja metalnog praha uz pomoć terena (FAST).
FS tehnologija uglavnom uključuje tri procesna parametra, naime temperaturu peći (Tf), intenzitet polja (E) i struju (J). Slika 3C prikazuje trend varijacije svakog parametra u tradicionalnom FS procesu. U ovom načinu rada, postojano električno polje se primjenjuje na materijal i temperatura peći raste konstantnom brzinom. Kada je temperatura peći niska, otpor materijala je visok, a struja koja teče kroz materijal je mala. S porastom temperature peći, otpor uzorka se smanjuje, a struja postupno raste. Ova faza se naziva faza inkubacije i sustav je kontroliran naponom. Kada temperatura peći poraste do kritične temperature, otpornost materijala naglo opada, struja naglo raste i javlja se FS. Budući da je jakost polja u ovom trenutku još uvijek stabilna, snaga sustava (W = EJ) brzo će doseći granicu snage napajanja, a sustav će prijeći s kontrole napona na kontrolu struje, što se naziva FS stupanj. Kada otpor materijala ne raste, jakost polja se ponovno stabilizira, a sinteriranje prelazi u stabilnu fazu, odnosno izolacijsku fazu FS. Nakon faze izolacije završava kompletan FS proces.
U usporedbi s tradicionalnim sinteriranjem, FS ima sljedeće prednosti: skraćuje vrijeme sinteriranja i smanjuje temperaturu peći potrebnu za sinteriranje, sprječava rast zrna, može postići neravnotežno sinteriranje, jednostavnu opremu, nisku cijenu.
Vrijeme objave: 7. lipnja 2022