放电等离子烧结技术的原理及应用

放电等离子烧结(SPS)是一种用于材料烧结致密化的新技术，为深入研究和探讨其技术优势，介绍了SPS的基本原理和系统的组成，讨论了SPS技术在纳米材料的制备、梯度功能材料的烧结和高致密度、细晶粒陶瓷制备等方面的应用，并对其研究和应用前景予以展望。     

放电等离子烧结技术的应用

本文主要介绍了一种粉末烧结技术——放电等离子烧结。首先从结构设计上进行了介绍,放电等离子烧结的主要原理是在粉末进行压力烧结的同时施加电流,最终实现材料的致密化。放电等离子烧结的主要优点是烧结温度低、时间短、升温快、材料致密等。最后列举了放电等离子烧结技术在热电材料、硬质材料、功能梯度材料等的应用实例,论述表明放电等离子烧结技术是一种可以制备高性能材料的烧结技术。     

放电等离子烧结技术与新材料研究

详细介绍了放电等离子烧结(spark plasma sintering，SPS)技术的工艺特点、特殊的烧结机理以及设备发展概况。重点阐述了SPS新材料研究开发的国内外发展状况，包括剃度材料、综合性能优异的稀土永磁Nd-Fe-Co材料、热电能源转换材料(CoSb3系列)、纳米WC-Co硬质材料等。最后展望了SPS新材料在中国的发展前景及应该采取的对策。     

放电等离子烧结(SPS)YAG陶瓷的初步研究

研究了采用放电等离子烧结(Spark Plasma Sintering SPS),利用高纯的氧化钇和氧化铝,在1500～1700℃,真空度优于10Pa,反应快速合成YAG陶瓷,但试样的致密度不高,而低气孔率是制备透明陶瓷的关键,实验表明,TEOS的掺加和粉料粒度的减小对烧结试样致密度的提高有一定的作用.     

放电等离子烧结(SPS)技术与新材料研究

放电等离子烧结(SPS)作为一种材料的绿色制备新技术,正成为国内外材料领域的研究热点.介绍了SPS的工艺特点和装置、国内外发展状况以及特殊的烧结机理;阐述了SPS在功能梯度材料、生物材料、超细或纳米晶WC-Co硬质材料、镁合金等新材料制备方面的应用及优势.最后分析了SPS技术亟待解决的问题和今后的发展趋势.     

放电等离子快速烧结纳米3Y-TZP材

本文采用放电等离子烧结技术（ＳＰＳ）快速烧结结纳米３Ｙ－ＴＺＰ材料,利用ＳＰＳ技术快速烧结,可制备出完整、致密的３Ｙ－ＴＺＰ材料,在烧结温度为１３００℃,保温３ｍｉｎ条件下,相对密度达９８．２％,晶粒仅１００￣１３０ｎｍ,研究发现,材料的密度随烧结温度的变化趋势与一般快速烧结有明显区别;材料的晶粒随烧结温度的提高而长大,但长大幅度小于其他一些烧结方法所得的３Ｙ－ＴＺＰ材料,本研究对这些现象进行了理     

放电等离子烧结制备致密TiAl/Ti2AlC复合材料

本研究以Ti／Al/TiC为原料，采用放电等离子烧结工艺制备致密TiAl/Ti2AlC复合材料。制备材料主要由TiA1和Ti2AlC两相组成。当原料中掺人体积分数为7％的TiC时，Ti-A1基体由γ相和层状相所构成，而Ti2AlC颗粒则均匀分布在基体中。经热处理后，则转变为Ti2AlC颗粒均匀分布在由γ相构成的基体中的结构。研究中还测定了所得复合材料的断裂韧性和弯曲强度。     

放电等离子烧结(SPS)制备金属材料研究进展

综述了放电等离子烧结(SPS)技术在制备纳米/超细晶、大块非晶、准晶、金属间化合物、功能梯度材料、多孔材料、硬质合金等多种金属材料中的应用情况.重点阐述烧结过程中的致密化机理,焦耳热生成机制,关于等离子活化效应的争议,电流、温度、位移量和应力分布的不均匀性及其影响,粉末的预处理工艺及其对性能的影响.并总结了SPS技术现存问题及发展趋势.     

放电等离子超快速烧结氧化物陶瓷

本文介绍一种氧化物陶瓷超快速烧结的新方法．用放电等离子烧结的方法对Al₂O₃、Y-TZP、YAG、Al₂O₃-ZrO₂2和莫来石等各种氧化物粉体进行了超快速烧结,采用2～3min升温到1200℃以上,不保温或保温2min,然后迅即在3min之内冷却至600℃以下的烧结温度,得到了直径为20mm的晶粒细、致密度高、力学性能好的烧结样品．对用化学共沉淀法自制的20mol％Al₂O₃-ZrO₂（3Y）纳米粉体分别在1170～1500℃之间的7个不同温度下进行放电等离子烧结,升温速率为200℃／min,保温2min后;迅即在3min之内强制冷却至600℃以下．1350℃以上烧结得到的样品密度已接近理论密度,1250℃以上烧结得到的样品的断裂韧性K1c都大于6MPa·m^1/2放电等离子超快速反应烧结所得到的ZrO₂-莫来石复相陶瓷致密度高、力学性能好,ZrO₂晶粒在莫来石基体中分布均匀,XRD结果表明,在1530℃烧结的样品中,已找不到ZrsiO₄痕迹,说明在如此快速的烧结条件下;反应烧结已经可以完成．     

放电等离子烧结技术

本文介绍了近几年来在日本迅速发展的放电等离子烧结技术,除概要地介绍了这种烧结新技术的原理和特点外,着重介绍了放电等离子烧结技术在制备梯度功能材料和快速烧结细晶粒陶瓷方面的重要应用,其中后者包括了作者最近在日本大阪府立产业技术研究所取得的部分研究结果．     

放电等离子烧结制备块体非晶合金研究进展

非晶合金又称“金属玻璃”,是由于超快速冷却凝固导致无法有序排列结晶,从而得到的一种长程无序结构。这种非晶合金与存在晶界和位错的普通合金相比,具有更加优异的力学及物化性能。由于粉末状或条状非晶合金在尺寸和性能等方面的限制,因而大尺寸、优异力学性能及软磁性能卓越的块体非晶合金的制备受到了大量关注与探究。放电等离子烧结技术以温度低、效率高、时间短及冷却速率快等优点,被认为是一种具有广阔发展前景的制备方法。对Fe基、Zr基、Al基及Ti基本身的特点,以及通过放电等离子烧结技术制备不同体系块体非晶合金的物理及化学性能的研究进行了较为全面的综述。概述了放电等离子烧结技术的原理及在制备块体非晶合金方面的优势;分析了放电等离子烧结技术和制备的块体非晶合金材料存在的问题,以及采用该技术制备块体非晶合金的发展前景。重点介绍了在采用该制备不同体系的块体非晶合金时,如何通过改变放电等离子烧结参数,或通过再加工、本身粉末添加元素等方法获得大尺寸、优异性能的块体非晶合金。     

放电等离子烧结技术及其在陶瓷制备中的应用

综述了放电等离子烧结(SPS)技术在国内外的发展概况,简单介绍了SPS系统的基本配置,深入探讨了SPS的烧结机理及其技术特点,着重介绍了SPS技术在制备高致密度、细晶粒陶瓷等方面的应用,并对燃烧合成氮化硅粉体进行了放电等离子烧结的试验研究,得到了机械性能优于热压烧结的氮化硅陶瓷.结果证明放电等离子烧结在陶瓷的快速致密化中显示出了极大的优势,是一项有重要使用价值和广泛前景的新技术.     

放电等离子反应液相烧结制备CeB6阴极与性能研究

以氢直流电弧法制备CeH_x纳米粉末, 再采用放电等离子（SPS）反应液相烧结纳米CeH_x和微米B的混合粉末, 制备了高性能CeB₆多晶块体热阴极材料. 研究了SPS制备CeB₆的烧结反应式及反应液相烧结机制, 确定SPS烧结CeB₆的最佳工艺为： 压力50MPa, 烧结温度1500℃, 保温时间5min. 实验结果表明, SPS制备得到了高纯单相CeB6多晶块体, 纯度达到99.89％, 相对密度达到99.61％, 维氏硬度达到2051kg/mm², 抗弯强度达到254.2MPa. 样品在1600℃温度下拐点发射电流密度达到20.38A/cm², 功函数为2.42eV. 与传统制备法相比, SPS制备显著降低了CeB₆的烧结温度, 缩短了烧结时间, 提高了力学和发射性能.     

放电等离子反应液相烧结制备CeB6阴极与性能研究

以氢直流电弧法制备CeH_x纳米粉末, 再采用放电等离子（SPS）反应液相烧结纳米CeH_x和微米B的混合粉末, 制备了高性能CeB₆多晶块体热阴极材料. 研究了SPS制备CeB₆的烧结反应式及反应液相烧结机制, 确定SPS烧结CeB₆的最佳工艺为： 压力50MPa, 烧结温度1500℃, 保温时间5min. 实验结果表明, SPS制备得到了高纯单相CeB6多晶块体, 纯度达到99.89％, 相对密度达到99.61％, 维氏硬度达到2051kg/mm², 抗弯强度达到254.2MPa. 样品在1600℃温度下拐点发射电流密度达到20.38A/cm², 功函数为2.42eV. 与传统制备法相比, SPS制备显著降低了CeB₆的烧结温度, 缩短了烧结时间, 提高了力学和发射性能.     

采用放电等离子烧结法制备ZrB_2-YAG-Al_2O_3复相陶瓷

ZrB2具有优良的物理特性和化学稳定性而应用于许多领域,但ZrB2难以烧结致密。通过共沉淀法获得包覆式Al2O3-Y2O3/ZrB2复合粉体并对其进行放电等离子烧结来提高ZrB2陶瓷的致密度。研究表明:包覆型粉体在700~1000℃时出现一次收缩,然后在1100℃之后出现第二次收缩。根据研究结果得出适宜制备高致密的ZrB2-YAG-Al2O3复相陶瓷的参数为:烧结温度为1700℃,烧结压力为20MPa,保温时间为4min,YAG-Al2O3的添加量为30wt%,用此参数可以成功制备出相对密度大于95%的ZrB2-YAG-Al2O3复相陶瓷,证明通过原料包覆的途径添加YAG-Al2O3可以促进ZrB2-YAG-Al2O3复相陶瓷的烧结致密化。     

TiAl-Al2O3纳米粉体的机械活化-放电等离子原位烧结

用机械活化-放电等离子烧结(MA-SPS)方法原位制备TiAl-Al2O3材料.MA后得到晶粒度小于25nm的纳米粉体,其中Al2O3起到机械活化和细化晶粒的作用,促使粉体快速纳米化;SPS原位烧结后得到密度为3.73g/cm3的(α2 γ)双相组织,组成相的晶粒度小于130nm.     

Spark Plasma Sintering as a Useful Technique to the Nanostructuration of Piezo‐Ferroelectric Materials

This review gathers detail on the processing of piezo‐ferroelectric ceramic materials by spark plasma sintering for the first time. The results reported here clearly indicate that it is a powerful technique and opens the possibility of processing ceramics with controlled sub‐micron or even nanoscale grain sizes.