电场辅助烧结技术（FAST）又称火花等离子烧结技术（SPS），是一种先进的烧结技术，它利用直接电流通过焦耳加热来加热模具和/或样品。这种方法加热速度快，加工周期短，因此效率很高。它能增强材料的抗氧化性和耐磨性等性能，特别是碳化钨复合材料的性能，并有助于制造功能分级材料。该技术利用表面氧化物去除、电迁移和电塑性等机制来改善颗粒结合和致密化。在过去的一个世纪中，该技术得到了长足的发展，申请了 640 多项专利，目前已广泛应用于难熔金属、导电氮化物和碳化物的烧结。FAST/SPS 是更广泛的电流辅助烧结技术的一部分，这些技术缩短了生产时间，无需粘结剂即可达到接近理论密度，从而彻底改变了粉末烧结技术。
要点说明：
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FAST/SPS 的定义和机制:
- FAST/SPS 使用直流电产生焦耳热，直接加热模具和/或样品。
- 这种方法加热率高，加工周期短，比传统烧结技术更有效。
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增强材料性能:
- FAST/SPS 可改善材料的性能，如抗氧化性和耐磨性，特别是在碳化钨复合材料中。
- 它还能制造功能分级材料，即在不同体积上具有不同性能的材料，在软磁材料等应用中非常有用。
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历史发展与专利:
- 电流辅助烧结技术于 1906 年首次申请专利，此后得到了长足的发展。
- 目前已申请了 640 多项相关专利，表明该技术得到了广泛应用和不断发展。
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烧结中的电流机制:
- 电流通过表面氧化物去除、电迁移和电塑性等机制增强烧结效果。
- 这些机制改善了颗粒的结合和致密化，使烧结过程更加高效和有效。
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与其他烧结技术的比较:
- FAST/SPS 属于范围更广的电流辅助烧结技术，该技术还包括热压、火花等离子烧结和电烧结锻造。
- 这些技术大大缩短了生产时间（从 15 分钟缩短到微秒级），无需粘合剂即可达到接近理论密度的材料。
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优势和局限性:
- 优势:加热速度快、加工时间短、材料性能增强，并能制造功能分级材料。
- 局限性:主要适用于简单形状，受导电材料需求的限制。
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应用领域:
- FAST/SPS 特别适用于烧结难熔金属、导电氮化物和碳化物。
- 它还可用于开发先进的磁性材料和其他需要增强材料性能的特殊应用。
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未来展望:
- FAST/SPS 及相关技术的不断发展有望进一步丰富陶瓷材料烧结理论，改善烧结条件。
- 该技术能够实现接近理论的密度和快速的生产时间，这使其在未来的材料科学和制造领域占据重要地位。
通过了解这些关键点，设备和耗材采购商可以更好地理解电场辅助烧结技术的价值和潜在应用，并就其在工艺中的应用做出明智的决策。
汇总表：
| 主要方面 | 详细内容 |
|---|---|
| 定义 | 利用直流电进行焦耳加热，从而实现快速烧结。 |
| 材料改进 | 提高抗氧化性/耐磨性，实现材料的功能分级。 |
| 历史发展 | 自 1906 年以来，共申请了 640 多项专利，展示了广泛的应用。 |
| 机理 | 表面氧化物去除、电迁移和电塑性。 |
| 优点 | 加热迅速、周期短、性能更强、无需粘结剂。 |
| 局限性 | 仅限于简单形状和导电材料。 |
| 应用 | 难熔金属、导电氮化物、碳化物和先进材料。 |
| 未来展望 | 有望进一步推动陶瓷烧结理论和应用的发展。 |
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