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1、第25卷第3期粉末冶金技术Vol25,No32007年6月PowderMetallurgyTechnologyJun2007文献综述放电等离子烧结技术***白玲葛昌纯沈卫平(北京科技大学材料科学与工程学院特种陶瓷粉末冶金研究所,北京100083)摘要:综述了放电等离子烧结(SPS)技术在国内外的发展概况,深入探讨了SPS的烧结机理。介绍了SPS技术在制备纳米材料、梯度功能材料和高致密度、细晶粒陶瓷等方面的研究和应用。展望了SPS技术的发展
2、前景。关键词:放电等离子烧结;机理;应用SparkplasmasinteringtechnologyBaiLing,GeChangchun,ShenWeiping(LaboratoryofSpecialCeramicsandPowderMetallurgy,SchoolofMaterialScienceandEngineering,UniversityofScienceandTechnologyBeijing,Beijing100083,China)Abstract:Thedevelopmentofspa
3、rkplasmasintering(SPS)ispresentedThemechanismsoftheSPSprocessarethoroughlydiscussedSomeapplicationsoftheSPSprocess,particularlyinthefabricationofnanomaterials,thefunctionalgradientmaterialsandthehighdensityfinegrainceramicsarereviewedThefutureofSPSt
4、echnologyisalsodiscussedKeywords:sparkplasmasintering;principle;application随着新技术的发展,新材料的种类和需求量不了国内第一台电火花烧结机,用以批量生产金属陶断增加,新的材料功能呼唤新的制备技术。放电等瓷模具,产生了良好的社会经济效益。1988年日本离子烧结(SparkPlasmaSintering,SPS)是近年来发研制出第一台工业型SPS装置,并推广应用于新材展起来的一种新型的快速烧结技术,它融等离子活料研究领域。日本已
5、推出了系列的SPS设备,如烧化、热压为一体,具有升温速度快、烧结时间短、冷却结压力为l0~l00t和脉冲电流为5000~8000A的迅速、外加压力和烧结气氛可控、节能环保等特点,研究开发型SPS设备;最大压力达500t,脉冲电流可广泛用于磁性材料、梯度功能材料、纳米陶瓷、纤为25000A的大型SPS生产设备;集自动装料、预维增强陶瓷和金属间复合材料等一系列新型材料的热成形、最终烧结为一体的隧道型SPS连续生产设制备[1-3]。[4]备。由于SPS技术具有快速、低温、高效率等优点,1SPS的发展概况已引起
6、了国内外材料学界的特别关注。近几年国内在1930年,美国科学家提出了脉冲电流烧结原外许多大学和科研机构都相继配备了SPS烧结系理,但是直到1965年,脉冲电流烧结技术才在美、日统,并利用SPS进行新材料的研究和开发。瑞典学等国得到应用。1968年日本获得了专利,但未能解者自1998年,已对碳化物、氧化物、生物陶瓷等材料[5]决该技术存在的生产效率低等问题,并没有得到推进行了较多的研究工作,他们的研究成果发表在广应用。1979年我国钢铁研究总院自主研发制造Nature杂志上。采用SPS技术在数分钟内制备出
7、*白玲(1979-),女,博士研究生。**通讯作者:葛昌纯,教授。Email:ccge@materustbeducn收稿日期:2006-05-11218粉末冶金技术2007年6月了陶瓷材料,被认为是陶瓷工艺发展的一次重大变加速了烧结致密化过程,因此用较低的温度和比较[4]革。我国从2000年起,武汉理工大学、北京工业大短的时间可得到高质量的烧结体。SPS过程可以学、清华大学、北京科技大学、中科院上海硅酸盐所看作是颗粒放电、导电加热和加压综合作用的结果。等单位也相
8、继引进了日本制造的SPS设备,主要用但是颗粒间放电等离子体难以对非导电粉体的[6-8]于纳米材料和陶瓷材料的制备。烧结进行解释,因为非导电粉体中不会有电流通过。古屋泰文等对金属体系及Al2O3粉的烧结过程进行2SPS的烧结机理了原位监测,利用粉料下面的传感器探测烧结过程放电等离子烧结设备类似于热压烧结炉,所不中电磁波的变化,发现在基本波形中都叠加了二次同的是给一个承压导电模具加上可控脉冲电流,通诱导的噪声信号,说明烧结过程中
