Pokročilé keramické materiály ako dôležitá súčasť inžinierskych materiálov a funkčných materiálov majú široké uplatnenie v novej energetike, komunikačnej elektronike, polovodičoch, letectve a iných priemyselných oblastiach. Avšak, pretože keramický prášok je väčšinou iónová väzba alebo kovalentná väzba zlúčeniny, tradičný proces spekania na prípravu hustýkeramické materiályvyžaduje vyššiu spekaciu teplotu a dlhší čas zdržania, čo nevyhnutne vedie k zhrubnutiu zrna a zvyškov pórovitosti a následne ovplyvňuje vlastnostikeramické vstrekovanie. S cieľom znížiťspekanie kovovteplota, skrátenie času spekania, zlepšenie hustoty spekania a materiálových vlastností, výskumníci vyvinuli celý rad nových technológií spekania.
Iskrové plazmové spekanie (SPS)
Technológia SPS je nový typ technológie rýchleho spekania, ktorý je v akademickom svete široko zainteresovaný a študovaný. Obr. 1 znázorňuje princíp jeho fungovania.
Technológia SPS bola priekopníkom v zavedení jednosmerného impulzného prúdu doproces spekania. Indentor funguje ako nosič prúdu, ktorý prechádza cez materiál pri vyvíjaní tlaku na materiál. Na rozdiel od tradičných techník spekania, ktoré zvyčajne využívajú sálavé vyhrievanie vykurovacieho telesa, SPS využíva na ohrev materiálu tepelný efekt veľkého elektrického prúdu prechádzajúceho cez formu alebo vodivú vzorku. Na izolačné vzorky sa ako materiál formy zvyčajne používa grafit s dobrou elektrickou vodivosťou a na rýchle stúpanie vzorky sa používa odporové teplo formy. Pre vodivé vzorky sa môže použiť izolačná forma na ohrev prúdu priamo cez vzorku. Rýchlosť ohrevu môže dosiahnuť 1000 ℃ / min. Keď teplota vzorky dosiahne nastavenú hodnotu, spekanie môže byť dokončené po krátkom čase tepelnej konzervácie.
Technológia SPS má výhody nízkej teploty spekania, krátkej doby zdržania, rýchlej rýchlosti ohrevu, nastaviteľného tlaku spekania a viacpoľovej väzby (elektricko-mechanicko-tepelné).
Flash spekanie (FS)
Technológia FS bola prvýkrát ohlásená v roku 2010 Colognou a kol. z University of Colorado na základe štúdie technológie spekania kovových práškov (FAST) v teréne.
Technológia FS zahŕňa predovšetkým tri parametre procesu, a to teplotu pece (Tf), intenzitu poľa (E) a prúd (J). Obrázok 3C ukazuje trend variácie každého parametra v tradičnom procese FS. V tomto režime sa na materiál aplikuje stále elektrické pole a teplota pece stúpa konštantnou rýchlosťou. Keď je teplota pece nízka, odpor materiálu je vysoký a prúd pretekajúci materiálom je malý. So zvyšujúcou sa teplotou pece sa odpor vzorky znižuje a prúd sa postupne zvyšuje. Táto fáza sa nazýva inkubačná fáza a systém je riadený napätím. Keď teplota pece stúpne na kritickú teplotu, odpor materiálu náhle klesne, prúd prudko stúpne a dôjde k FS. Keďže intenzita poľa je v tomto čase stále stabilná, výkon systému (W = EJ) rýchlo dosiahne limit výkonu napájacieho zdroja a systém sa zmení z riadenia napätia na riadenie prúdu, ktoré sa nazýva stupeň FS. Keď sa odpor materiálu nezvýši, intenzita poľa sa opäť stabilizuje a spekanie vstúpi do stabilného štádia, to znamená do štádia izolácie FS. Po fáze izolácie sa ukončí kompletný proces FS.
V porovnaní s tradičným spekaním má FS nasledujúce výhody: skrátiť čas spekania a znížiť teplotu pece potrebnú na spekanie, inhibovať rast zŕn, môže dosiahnuť nerovnovážne spekanie, jednoduché vybavenie, nízke náklady.
Čas odoslania: jún-07-2022