Як важлива частина інженерних матеріалів і функціональних матеріалів, передові керамічні матеріали мають широкі перспективи застосування в новій енергетиці, комунікаційній електроніці, напівпровідниковій, аерокосмічній та інших галузях промисловості. Однак, оскільки керамічний порошок є здебільшого іонним або ковалентним зв’язком, традиційний процес спікання для отримання щільногокерамічні матеріаливимагає більш високої температури спікання та більш тривалого часу витримки, що неминуче призводить до укрупнення зерна та залишків пористості, а потім впливає на властивостікерамічне лиття під тиском. Щоб зменшитиспікання металутемператури, скоротити час спікання, покращити щільність спікання та властивості матеріалу, дослідники розробили низку нових технологій спікання.
Іскрове плазмове спікання (SPS)
Технологія SPS — це новий тип технології швидкого спікання, яка широко зацікавлена та досліджується в академічному світі. ФІГ. 1 показано його принцип роботи.
Технологія SPS стала піонером впровадження постійного імпульсного струму впроцес спікання. Індентор діє як носій для проходження струму, застосовуючи тиск до матеріалу. На відміну від традиційних методів спікання, які зазвичай використовують радіаційне нагрівання нагрівального тіла, SPS використовує тепловий ефект сильного електричного струму, що проходить через форму або провідний зразок для нагрівання матеріалу. Для ізоляційних зразків графіт з хорошою електропровідністю зазвичай використовується як матеріал форми, а тепло опору форми використовується для того, щоб зразок швидко піднімався. Для електропровідних зразків можна використовувати ізоляційну форму для нагрівання струму безпосередньо через зразок. Швидкість нагрівання може досягати 1000 ℃ / хв. Коли температура зразка досягає встановленого значення, спікання може бути завершено після короткого часу збереження тепла.
Технологія SPS має такі переваги, як низька температура спікання, короткий час витримки, швидка швидкість нагріву, регульований тиск спікання та багатопольовий зв’язок (електрико-механіко-термічний).
Флеш спікання (FS)
Технологія FS була вперше опублікована в 2010 році Колоньєю та ін. з Університету Колорадо на основі дослідження технології спікання металевого порошку в польових умовах (FAST).
Технологія FS в основному включає три параметри процесу, а саме температуру печі (Tf), інтенсивність поля (E) і струм (J). На малюнку 3C показано тенденцію зміни кожного параметра в традиційному процесі FS. У цьому режимі до матеріалу прикладається постійне електричне поле, і температура печі зростає з постійною швидкістю. Коли температура печі низька, питомий опір матеріалу високий, а струм, що протікає через матеріал, малий. З підвищенням температури печі питомий опір зразка зменшується і сила струму поступово зростає. Ця стадія називається стадією інкубації, і система контролюється напругою. Коли температура печі підвищується до критичної температури, питомий опір матеріалу раптово падає, струм різко зростає і виникає FS. Оскільки в цей час напруженість поля все ще стабільна, потужність системи (W = EJ) швидко досягне межі потужності джерела живлення, і система перейде з керування напругою на керування струмом, що називається стадією FS. Коли питомий опір матеріалу не зростає, напруженість поля знову стабілізується, і спікання переходить у стабільну стадію, тобто стадію ізоляції FS. Після етапу ізоляції закінчується повний процес FS.
Порівняно з традиційним спіканням FS має наступні переваги: скорочує час спікання та знижує температуру печі, необхідну для спікання, пригнічує ріст зерна, може досягти нерівноважного спікання, просте обладнання, низька вартість.
Час публікації: 07 червня 2022 р