SPS裝置和燒結(jié)基本原理
SPS裝置主要包括以下幾個(gè)部分:軸向壓力裝置;水冷沖頭電極;真空腔體;氣氛控制系統(tǒng)(真空、ya氣);直流脈沖及冷卻水、位移測(cè)量、溫度測(cè)量、和安全等控制單元。SPS與熱壓(HP)有相似之處,但加熱方式完全不同,粉末冶金,它是一種利用通-斷直流脈沖電流直接通電燒結(jié)的加壓燒結(jié)法。通-斷式直流脈沖電流的主要作用是產(chǎn)生放電等離子體、放電沖擊壓力、焦耳熱和電場(chǎng)擴(kuò)散作用[11]。
粉末冶金的技術(shù)原理粉末冶金在燒結(jié)過(guò)程中粉末顆粒間通過(guò)擴(kuò)散、再結(jié)晶、熔焊、化合、溶解等一系列的物理化學(xué)過(guò)程,粉末冶金制品,成為具有一定孔隙度的冶金產(chǎn)品。
然后是后期處理。一般情況下,粉末冶金成型,燒結(jié)好的制件可直接使用。但對(duì)于某些尺寸要求精度高并且有高的硬度、耐磨性的制件還要進(jìn)行燒結(jié)后處理。后處理包括精壓、滾壓、擠壓、淬火、表面淬火、浸油、及熔滲等。
梯度材料
功能梯度材料(FGM)的成分是梯度變化的,各層的燒結(jié)溫度不同,利用傳統(tǒng)的燒結(jié)方法難以一次燒成。利用CVD、PVD等方法制備梯度材料,成本很高,也很難實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。采用階梯狀的石磨模具,不銹鋼粉末冶金,由于模具上、下兩端的電流密度不同,因此可以產(chǎn)生溫度梯度。利用SPS在石磨模具中產(chǎn)生的梯度溫度場(chǎng),只需要幾分鐘就可以燒結(jié)好成分配比不同的梯度材料。目前SPS成功制備的梯度材料有:不銹鋼/ZrO2;Ni/ZrO2;Al/高聚物;Al/植物纖維;PSZ/T等梯度材料。
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