粉末冶金烧结技术的研究进展.docx

总第56期第4期

贵阳金筑大学学报2004年12月

粉末冶金烧结技术的研究进展

林芸

(西安交通大学材料科学与工程学院西安710049)

摘要:烧结作为粉末冶金最重要的一个工艺环节一直以来是人们研究的重点,介绍粉末冶金烧结技术的

研究进展,以体现烧结在粉末冶金中的重要地位,推进新材料制备技术的发展。

新技术文献标识码:B关键词

新技术

文献标识码:B

文章编号:1671-

文章编号:1671-3621(2004)04-0106-0108

SPS)放电等离子体烧结(SPS)也称作等离子体活化烧结(PlasmaActivatedSintering,PAS)或脉冲电流热压烧结(PulseCurrentPressureSintering),是自90年代以来国外开始研究的一种快速烧结新工艺[2]。由于它融等离子体活化、热压、电阻加热为一体,具有烧结时间短、温度控制准确、易自动化、烧结样品颗粒均匀、致密度高等优点,仅在几分钟之内就使烧结产品的相对理论密度接近100%,而且能抑制样品颗粒的

SPS)

放电等离子体烧结(SPS)也称作等离子体活化烧结(PlasmaActivatedSintering,PAS)或脉冲电流热压烧结(PulseCurrentPressureSintering),是自90年代以来国外开始研究的一种快速烧结新工艺[2]。由于它融等离子体活化、热压、电阻加热为一体,具有烧结时间短、温度控制准确、易自动化、烧结样品颗粒均匀、致密度高等优点,仅在几分钟之内就使烧结产品的相对理论密度接近100%,而且能抑制样品颗粒的长大,提高材料的各种性能,因而在材料处理过程中充分显示了优越性。

将瞬间、断续、高能脉冲电流通入装有粉末的模具上,在粉末颗粒间即可产生等离子放电,由于等离子体是一种高活性离子化的电导气体,因此,等离子体能迅速消除粉末颗粒表面吸附的杂质和气体,并加快物质高速度的扩散和迁移,导致粉末的净化、活化、均化等效应。第三代SPS设备采用的是开关直流脉冲电源,在50Hz供电电源下,发生一个脉冲的时间为312ms,由于强脉冲电流加在粉末颗粒间,即可产生诸多有利于快速烧结的效应。首先,由于脉冲放电产生的放电冲击波以及电子、离子在电场中反方向的高速流动,可使粉末吸附的气体逸散,粉末表面的起始氧化膜在一定程度上可被击穿,使粉末得以净化、活化;其次,由于脉冲是瞬间、断续、高频率发生,

从现代复合材料技术的理论来看,粉末冶金复合技术从微观上改变了单一材料的性能,依靠扩散流动使物质发生迁移,同时原材料的晶体组织发生变化,最终“优育”出高性能的复合材料。而烧结作为粉末冶金生产过程中最重要的工序,一直以来是人们研究的重点,各种促进烧结的方法不断涌现,对改进烧结工艺,提高粉末冶金制品的力学性能,降低物质与能源消耗,起了积极的作用。本文简单介绍近几年出现的几种烧结新技术,以期反映粉末冶金在高技术领域所起的重要作用。

1、放电等离子体烧结(SparkPlasmaSintering,

收稿日期:2004-6-10

①作者简介:林芸(1965-),女,高级工程师,西安交通大学材料与工程学院在读工程硕士,主要研究方向:金属基复合材料制备工艺。

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在粉末颗粒未接触部位产生的放电热,以及粉末颗粒接触部位产生的焦耳热,都大大促进了粉末颗粒原子的扩散,其扩散系数比通常热压条件下的要大得多,而达到粉末烧结的快速化;最后,开关快速脉冲的加入,无论是粉末内的放电部位还是产生焦耳热部位,都会快速移动,使粉末的烧结能够均匀化。

2、微波烧结(MicrowaveSintering)

微波烧结是一种利用微波加热来对材料进行烧结的方法。微波烧结技术是利用材料吸收微波能转化为内部分子的动能和热能,使得材料整体均匀加热

是在空气中进行的,不需要可控气氛或事先粉末脱