场辅助烧结技术(FAST)又称火花等离子烧结技术(SPS),是一种利用直流(DC)电场通过焦耳热加热模具和/或样品的烧结技术。
与传统烧结技术相比,这种方法加热率高、加工周期短、温度和压力低。
FAST/SPS 为制造具有独特特性的材料提供了可能,并已应用于陶瓷、金属和复合材料等多种材料。
5 大要点解析:是什么让现场辅助烧结技术与众不同?
1.直接加热机制
FAST/SPS 采用直流电流,通过焦耳加热直接加热模具和/或样品。
这种直接加热机制可实现快速加热和缩短加工时间。
将电能直接应用于材料可实现高效的热传递,这与通常通过外部熔炉间接加热的传统加热方法不同。
2.更低的温度和压力
与传统的热压和烧结技术相比,FAST/SPS 通常在较低的温度和压力下运行。
这不仅降低了能耗,还扩大了可加工材料的范围而不会产生热降解。
较低的加工温度和压力还有助于保持材料的特性,如晶粒尺寸和微观结构,而高温加工可能会改变这些特性。
3.材料加工的多功能性
FAST/SPS 已被用于制造各种材料,包括 Al2O3 和 ZrO2 等普通陶瓷,以及超高温陶瓷和难熔金属及其合金等难熔材料。
该技术还可用于制备功能分级材料和功能材料,如纳米晶透明陶瓷和介电陶瓷。
4.多场耦合
SPS 技术得益于涉及电场、机械压力场和热场的多场耦合。
这种组合可精确控制烧结过程,从而提高致密性和材料性能。
调整烧结压力和应用电场的能力可制造出具有定制微结构和特性的材料。
5.替代术语和变体
火花等离子烧结 "一词可能会引起误解,因为它不涉及等离子体。
因此,人们采用了其他名称,如场辅助烧结技术(FAST)、电场辅助烧结(EFAS)和直流烧结(DCS)。
为了针对特定材料和应用进一步优化烧结工艺,还开发了 FAST/SPS 的各种变体,如电烧结锻造和闪蒸烧结 (FS)。
FAST/SPS 的优势
FAST/SPS 的主要优点包括烧结温度低、保温时间短、加热速度快、烧结压力可调以及能够在样品内形成温度梯度。
这些优势使 FAST/SPS 成为生产高性能材料的一个极具吸引力的选择,同时还能降低能耗和缩短加工时间。
总之,场辅助烧结技术(FAST)或火花等离子烧结技术(SPS)是一种多功能、高效的烧结技术,它利用直接电加热来实现各种材料的快速致密化。
它能够在较低的温度和压力下工作,加上其多场耦合能力,使其成为制造具有独特性能的先进材料的一种有前途的方法。
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