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    普陀SPS裝置和燒結基本原理


    瀏覽次數:103316     時間:2016-07-28

      SPS是利用放電等離子體進行燒結的。等離子體是物質在高溫或特定激勵下的一種物質狀態,是除固態、液態和氣態以外,物質的第四種狀態。等離子體是電離氣體,由大量正負帶電粒子和中性粒子組成,并表現出集體行為的一種準中性氣體。
      等離子體是解離的高溫導電氣體,可提供反應活性高的狀態。等離子體溫度4000~10999℃,其氣態分子和原子處在高度活化狀態,而且等離子氣體內離子化程度很高,這些性質使得等離子體成為一種非常重要的材料制備和加工技術。
    等離子體加工技術已得到較多的應用,例如等離子體CVD、低溫等離子體PBD以及等離子體和離子束刻蝕等。目前等離子體多用于氧化物涂層、等離子刻蝕方面,在制備高純碳化物和氮化物粉體上也有一定應用。而等離子體的另一個很有潛力的應用領域是在陶瓷材料的燒結方面。
      產成等離子體的方法包括加熱、放電和光激勵等。放電產生的等離子體包括直流放電、射頻放電和微波放電等離子體。SPS利用的是直流放電等離子體。
      SPS裝置和燒結基本原理:
      SPS裝置主要包括以下幾個部分:軸向壓力裝置;水冷沖頭電極;真空腔體;氣氛控制系統(真空、氬氣);直流脈沖及冷卻水、位移測量、溫度測量、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,它是一種利用通- 斷直流脈沖電流直接通電燒結的加壓燒結法。通-斷式直流脈沖電流的主要作用是產生放電等離子體、放電沖擊壓力、焦耳熱和電場擴散作用[11]。SPS燒結 時脈沖電流通過粉末顆粒如圖2所示。在SPS燒結過程中,電極通入直流脈沖電流時瞬間產生的放電等離子體,使燒結體內部各個顆粒均勻的自身產生焦耳熱并使 顆粒表面活化。與自身加熱反應合成法(SHS)和微波燒結法類似,SPS是有效利用粉末內部的自身發熱作用而進行燒結的。SPS燒結過程可以看作是顆粒放 電、導電加熱和加壓綜合作用的結果。除加熱和加壓這兩個促進燒結的因素外,在SPS技術中,顆粒間的有效放電可產生局部高溫,可以使表面局部熔化、表面物 質剝落;高溫等離子的濺射和放電沖擊清除了粉末顆粒表面雜質(如去處表面氧化物等)和吸附的氣體。電場的作用是加快擴散過程。


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