粉末冶金研究先進(jìn)設(shè)備-放電等離子燒結(jié)系統(tǒng)(SPS)
隨著高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,新型材料特別是新型功能材料的種類和需求量不斷增加,材料新的功能呼喚新的制備技術(shù)。放電等離子燒結(jié)(Spark Plasma Sintering,簡稱SPS)是制備功能材料的一種全新技術(shù),它具有升溫速度快、燒結(jié)時間短、組織結(jié)構(gòu)可控、節(jié)能環(huán)保等鮮明特點,可用來制備金屬材料、陶瓷材料、復(fù)合材料,也可用來制備納米塊體材料、非晶塊體材料、梯度材料等。
國內(nèi)外SPS的發(fā)展與應(yīng)用狀況
SPS技術(shù)是在粉末顆粒間直接通入脈沖電流進(jìn)行加熱燒結(jié),因此在有的文獻(xiàn)上也被稱為等離子活化燒結(jié)或等離子輔助燒結(jié)(plasmaactivatedsintering-PAS或plasma-assistedsintering-PAS)[1,2]。早在1930年,美國科學(xué)家就提出了脈沖電流燒結(jié)原理,但是直到1965年,脈沖電流燒結(jié)技術(shù)才在美、日等國得到應(yīng)用。日本獲得了SPS技術(shù)的zhuanli,但當(dāng)時未能解決該技術(shù)存在的生產(chǎn)效率低等問題,因此SPS技術(shù)沒有得到推廣應(yīng)用。
1988年日本研制出第1臺工業(yè)型SPS裝置,并在新材料研究領(lǐng)域內(nèi)推廣使用。1990年以后,日本推出了可用于工業(yè)生產(chǎn)的SPS第三代產(chǎn)品,具有10~100t 的燒結(jié)壓力和脈沖電流5000~8000A。最近又研制出壓力達(dá)500t,脈沖電流為25000A的大型SPS裝置。由于SPS技術(shù)具有快速、低溫、高效率等優(yōu)點,近幾年國外許多大學(xué)和科研機構(gòu)都相繼配備了SPS燒結(jié)系統(tǒng),并利用SPS進(jìn)行新材料的研究和開發(fā)[3]。1998年瑞典購進(jìn)SPS燒結(jié)系統(tǒng),對碳化物、氧化物、生物陶瓷等材料進(jìn)行了較多的研究工作[4]。
國內(nèi)近三年也開展了用SPS技術(shù)制備新材料的研究工作[1,3],引進(jìn)了數(shù)臺SPS燒結(jié)系統(tǒng),主要用來燒結(jié)納米材料和陶瓷材料[5~8]。SPS作為一種材料制備的全新技術(shù),已引起了國內(nèi)外的廣泛重視。