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SPS等离子烧结炉的应用
2021-01-26

烧结速度快、节能性佳、效率高,SPS等离子烧结炉是当今世界上先进的快速热压炉烧结系统之一,广泛应用于纳米材料、梯度功能材料、金属材料、磁性材料、复合材料、陶瓷等材料的制备。

1、纳米材料

老式的热压烧结、热等静压等方法制备纳米材料,很难保证晶粒的纳米尺寸,又达到完全致密的要求。运用SPS工艺,因其加热迅速,合成时间短,可明显抑制晶粒粗化。运用SPS工艺,因其加热迅速,合成时间短,可明显抑制晶粒粗化。运用SPS能快速降温这一特征来控制烧结过程的反应历程,避免一些不必要的反应发生,这就可能使粉末中的缺陷和亚结构在烧结后的块体材料中得以保留,在更广泛的意义上说,这一点有利于合成介稳材料,特别有利于制备纳米材料

2、梯度功能材料

梯度功能材料(FGM)是一种组成在某个方向上梯度分布的复合材料,各层的烧结温度不同,运用老式的烧结方法难以一次烧成。运用CVD,PVD等方法制备梯度材料,成本很高,也很难实现工业化生产。通过SPS工艺可以很好地克服这一难点。

3、电磁材料

采用SPS工艺还可以制作SiGePbTeBiTeFeSiCoSb3等体系的热电转化元件,以及广泛用于电子领域的各种功能材料,如超导材料、磁性材料、靶材、介电材料、贮氢材料、形状记忆材料、固体电池材料、光学材料等。

4、金属间化合物

金属间化合物具有常温脆性和高熔点,因此制备或生产需要特殊的过程。运用熔化法(电火花熔化、电阻熔化、感应熔化等)制备金属间化合物往往需要高能量、真空系统,而且需要进行对其二次加工(锻造)。运用SPS工艺准备金属间化合物,因为有效运用了颗粒间的自发热作用和表面活化作用,可实现低温、快速烧结,所以SPS工艺为制备金属间化合物的一种有效方法。

5、高致密度、细晶粒陶瓷和金属陶瓷

SPS过程中,样品中每一个粉末颗粒及其相互间的空隙本身都可能是发热源。用通常方法烧结时所必需的传热过程在SPS过程中可以忽略不计。因此烧结时间可以大为缩短,烧结温度也明显降低。对于制备高密度、细晶粒陶瓷,SPS是一种很有优势的烧结手段。


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