等離子燒結(jié)爐又稱等離子活化燒結(jié)或等離子輔助燒結(jié),是近年來發(fā)展起來的一種新型的快速燒結(jié)技術(shù)。放電等離子燒結(jié)技術(shù)融等離子活化、熱壓、電阻加熱為一體,具有升溫速度快、燒結(jié)時間短、冷卻迅速、外加壓力和燒結(jié)氣氛可控、節(jié)能環(huán)保等特點,可廣泛用于磁性材料、梯度功能材料、納米陶瓷、纖維增強(qiáng)陶瓷和金屬間復(fù)合材料等一系列新型材料的燒結(jié),并在納米材料、復(fù)合材料等的制備中顯示了極大的*性,是一項有重要使用價值和廣泛前景的燒結(jié)新技術(shù)。
等離子燒結(jié)爐的操作：
傳統(tǒng)的熱壓燒結(jié)主要是由通電產(chǎn)生的焦耳熱和加壓造成的塑性變形這兩個因素來促使燒結(jié)過程的進(jìn)行。而放電等離子燒結(jié)（SPS）過程除了上述作用外,在壓實顆粒樣品上施加了由特殊電源產(chǎn)生的直流脈沖電流，并有效地利用了在粉體顆粒間放電所產(chǎn)生的自發(fā)熱作用，通常熱壓燒結(jié)中沒有的各種有利于燒結(jié)的現(xiàn)象，這里，在SPS狀態(tài)有一個非常重要的作用，在粉體顆粒間高速升溫后，晶粒間結(jié)合處通過熱擴(kuò)散迅速冷卻,施加脈沖電壓使所加的能量可在觀察燒結(jié)過程的同時高精度地加以控制，電場的作用也因離子高速遷移而造成高速擴(kuò)散。通過重復(fù)施加脈沖電壓，放電點局部高溫源在壓實顆粒間移動而布滿整個樣品，這就使樣品均勻地發(fā)熱。能使高能脈沖集中在晶粒結(jié)合處是SPS過程不同于其它燒結(jié)過程的一個主要特點。
SPS過程中，當(dāng)在晶粒間的空隙處放電時，會瞬時產(chǎn)生高達(dá)幾千度至一萬度的局部高溫，這在晶粒表面引起蒸發(fā)和熔化，并在晶粒接觸點形成“燒結(jié)頸”,對金屬而言，即形成焊接態(tài)。由于熱量立即從發(fā)熱中心傳遞到晶粒表面和向四周擴(kuò)散，因此所形成的“燒結(jié)頸”快速冷卻，因頸部的蒸氣壓低于其它部位，氣相物質(zhì)凝聚在頸部而達(dá)成物質(zhì)的蒸發(fā)-凝固傳遞。與通常的燒結(jié)方法相比，SPS過程中蒸發(fā)-凝固的物質(zhì)傳遞要強(qiáng)得多,這是過程的另一個特點。同時在SPS過程中，晶粒表面容易活化，通過表面擴(kuò)散的物質(zhì)傳遞也得到了促進(jìn)，晶粒受脈沖電流加熱和垂直單向壓力的作用,體擴(kuò)散、晶界擴(kuò)散都得到加強(qiáng)，加速了燒結(jié)致密化的進(jìn)程，因此用比較低的溫度和比較短的時間就可以得到高質(zhì)量的燒結(jié)體。
