火花等离子烧结(SPS)所使用的压力各不相同,但一般都在超高压下进行,最高可达 8 GPa(千兆帕)。在 SPS 过程中施加压力有利于晶粒的新排列,减少烧结过程中的扩散,提高材料密度,消除孔隙,从而降低温度和缩短烧结时间。
SPS 是一种相对较新的技术,与传统的烧结方法相比具有多项优势。与传统烧结法所需的数小时甚至数天相比,它只需几分钟即可完成烧结过程。SPS 能够实现如此高的烧结速率,是因为通过样品内部加热可以轻松实现高加热速率。SPS 的加热速率可以超过 300°C/分钟,从而可以快速达到所需的温度。
在 SPS 中,同时施加的温度和压力可导致高密度化,从而在烧结温度比传统烧结温度低 200 至 250°C 的情况下产生致密的压实物。SPS 还可以烧结纳米尺寸的粉末,而不会产生大量晶粒,因此适用于制备具有优异机械性能的纳米结构陶瓷或纳米复合材料。
SPS 通过单轴压力和高强度、低电压脉冲电流施加压力。脉冲直流电通过粉末,在颗粒之间产生等离子放电,导致快速加热和烧结。SPS 工艺通常在真空或受控气氛环境中进行,以防止氧化并确保纯度。
总之,SPS 具有更快的烧结速度、对温度和压力的精确控制,以及制造具有独特微观结构和性能的材料的能力。它常用于材料科学、纳米技术和工程领域,用于制造陶瓷、金属和复合材料。
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