Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Искровое плазменное спекание ( SPS ) [1], также известное как метод спекания с помощью поля ( FAST ) [2] или спекание импульсным электрическим током ( PECS ), или плазменное сжатие под давлением ( P2C ) [3] - это метод спекания .

Основная характеристика SPS заключается в том, что импульсный или неимпульсный постоянный или переменный ток напрямую проходит через графитовую матрицу, а также через прессованный порошок в случае проводящих образцов. Было обнаружено, что джоулева нагревание играет доминирующую роль в уплотнении порошковых прессовок, что приводит к достижению плотности, близкой к теоретической, при более низкой температуре спекания по сравнению с традиционными методами спекания. [4] Выделение тепла является внутренним, в отличие от обычного горячего прессования , при котором тепло обеспечивается внешними нагревательными элементами.. Это обеспечивает очень высокую скорость нагрева или охлаждения (до 1000 К / мин), следовательно, процесс спекания обычно очень быстрый (в течение нескольких минут). Общая скорость процесса гарантирует, что он обладает потенциалом уплотнения порошков наноразмеров или наноструктур, избегая при этом укрупнения, которое сопровождает стандартные способы уплотнения. Это сделало SPS хорошим методом приготовления керамики на основе наночастиц с улучшенными магнитными , [5] магнитоэлектрическими , [6] пьезоэлектрическими , [7] термоэлектрическими , [8] оптическими [9] или биомедицинскими [10] свойствами. SPS также используется для спекания углеродных нанотрубок [11]для разработки автоэлектронно-эмиссионных электродов. Функционирование систем SPS схематично объясняется в видеосвязи. [12] Хотя обычно используется термин «искровое плазменное спекание», этот термин вводит в заблуждение, поскольку ни искра, ни плазма не присутствуют в процессе. [13] Было экспериментально подтверждено, что уплотнению способствует использование тока.

Вид спекания, который включает как температуру, так и давление.

Гибридное отопление [ править ]

Посредством комбинации метода FAST / SPS с одной или несколькими дополнительными системами нагрева, действующими извне систем прессового инструмента, можно минимизировать температурные градиенты, что позволяет повысить скорость нагрева при одновременной оптимальной однородности. [ необходима цитата ]

В 2012 году самая большая в мире гибридная система спекания SPS-Hot Press была создана в Испании [14], и производство полностью плотных больших керамических заготовок до 400 мм с помощью этой системы продолжается в рамках европейского проекта FP7 HYMACER -HYbrid. спекание и усовершенствованная обработка технической керамики

Оборудование для искрового плазменного спекания, также известное как оборудование для спекания под давлением плазмы (P2C), коммерчески доступно и больше не ограничивается лабораторными исследованиями. Такие изделия, как бронежилеты, ракетные сопла, композиты из углеродного волокна и некоторые другие гибридные материалы, могут производиться в промышленных масштабах с использованием этого оборудования. [15]

См. Также [ править ]

Ссылки [ править ]

  1. ^ «Технология спекания в полевых условиях / Искровое плазменное спекание: механизмы, материалы и технологические разработки», О. Гийон и др., Advanced Engineering Materials 2014, DOI: 10.1002 / adem.201300409, http: //onlinelibrary.wiley. com / doi / 10.1002 / adem.201300409 / epdf
  2. ^ KU Leuven - Моделирование процессов SPS
  3. ^ 'sps-p2c
  4. ^ Сайрам, К .; Sonber, JK; Subramanian, C .; Фотедар, РК; Nanekar, P .; Hubli, RC (январь 2014 г.). «Влияние параметров искрового плазменного спекания на уплотнение и механические свойства карбида бора». Международный журнал тугоплавких металлов и твердых материалов . 42 : 185–192. DOI : 10.1016 / j.ijrmhm.2013.09.004 .
  5. ^ Обер, А .; Loyau, V .; Mazaleyrat, F .; Лобуэ, М. (2017). «Одноосная анизотропия и усиленная магнитострикция CoFe2O4, вызванная реакцией под одноосным давлением с SPS» . Журнал Европейского керамического общества . 37 (9): 3101–3105. arXiv : 1803.09656 . DOI : 10.1016 / j.jeurceramsoc.2017.03.036 .
  6. ^ Обер, А .; Loyau, V .; Mazaleyrat, F .; Лобуэ, М. (2017). «Усиление магнитоэлектрического эффекта в мультиферроидном бислое CoFe2O4 / PZT за счет индуцированной одноосной магнитной анизотропии» . IEEE Transactions on Magnetics . 53 (11): 1–5. arXiv : 1803.09677 . DOI : 10,1109 / TMAG.2017.2696162 .
  7. ^ Ли и др., Сегнетоэлектрические и пьезоэлектрические свойства мелкозернистой пьезоэлектрической керамики Na0,5K0,5NbO3, полученной методом искрового плазменного спекания, Журнал Американского керамического общества, 89, 2, 706–709, (2006)
  8. ^ Ван; и другие. (2006). «Высокоэффективные термоэлектрические объемные материалы Ag [sub 0.8] Pb [sub 18 + x] SbTe [sub 20], изготовленные механическим легированием и искровым плазменным спеканием». Письма по прикладной физике . 88 (9): 092104. дои : 10,1063 / 1,2181197 .
  9. ^ Ким; и другие. (2007). «Искровое плазменное спекание прозрачного оксида алюминия». Scripta Materialia . 57 (7): 607–610. DOI : 10.1016 / j.scriptamat.2007.06.009 .
  10. ^ Гу; и другие. (2002). «Искровое плазменное спекание порошков гидроксиапатита». Биоматериалы . 23 (1): 37–43. DOI : 10.1016 / S0142-9612 (01) 00076-X . PMID 11762852 . 
  11. ^ Талеми; и другие. (2012). «Сплав углеродных нанотрубок для изготовления автоэмиссионных катодов». Углерод . 50 (2): 356–361. DOI : 10.1016 / j.carbon.2011.07.058 .
  12. ^ 'SPS-Как это работает?
  13. ^ Hulbert, DM; Андерс, А .; Дудина, ДВ; Andersson, J .; Jiang, D .; Unuvar, C .; Anselmi-Tamburini, U .; Lavernia, EJ; Мукерджи, АК (2008). « Отсутствие плазмы при искровом плазменном спекании» . J. Appl. Phys . 104 (3): 033305–7. DOI : 10.1063 / 1.2963701 .
  14. ^ CINN-CSIC: Hybrid SPS-HP - Фотогалерея
  15. ^ сжатие под давлением плазмы