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)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(SPS)技术

放电等离子烧结（SPS）技术是一种新型的材料制备技术。介绍了SPS技术的发展概况、原理、特点及在材料制备领域的应用。最后，对SPS主发展前景进行了展望。     

放电等离子烧结制备透明AlN陶瓷

采用放电等离子烧结(spark plasma sintering,SPS)技术,添加不同含量CaF2为烧结助剂,成功制备了透明氮化铝(AlN)陶瓷.SPS技术具有烧结快速,烧结体致密度高的特点,是制备透明AlN的有效方法.CaF2的加入量的提高,有利于烧结体的致密度和透过率的提高.当CaF2加入量为3%(质量分数)时,烧结体致密度不再继续提高,但仍有利于透过率的提高,此时烧结体透过率最高为54.7%.SEM、XRD、TEM和EDX结果表明烧结体具有很高的致密度、纯度,均匀的晶粒形状和尺寸,晶界及三角晶界处观察不到第二相的存在,从而保证了烧结体良好的光学性能.     

放电等离子烧结制备块状纳米晶SmCo5烧结磁体

采用放电等离子烧结（SPS）技术制备了致密纳米晶SmCo5烧结磁体，研究了磁体的结构和磁性能。X衍射结果表明，烧结磁体具有CaCu5结构，说明SPS过程可以获得稳定的1：5相。TEM观察显示，磁体由平均晶粒尺寸约为30nm的1：5相构成。室温时磁体的矫顽力高达2208kA/m，而剩磁比高达0，7，说明在纳米晶之间存在强烈的晶间交换耦合作用。烧结磁体具有良好的高温性能，773K时的矫顽力为456kA/m，矫顽力温度系数β为-0．212％/K。     

用放电等离子技术烧结TiB2陶瓷

利用脉冲大电流快速烧结技术（也称放电等离子烧结SPS技术）研究了TiB2的烧结过程。结果表明：升温速率对烧结样品的相对密度、晶粒尺寸及烧结过程中真空室气压均有重要影响。最佳的升温速率使TiB2烧结晶粒相对最小、烧结体相对密度较高。分析认为，在SPS条件下的快速升温有利于颗粒表面活化，烧结体晶粒尺寸既受控于烧结时间，也受控于晶粒生长活化能。     

放电等离子烧结中颈部形成机理探讨

放电等离子烧结(Spark Plasma Sintering,简称SPS)是一种新的固体压缩烧结技术,它具有升温速度快、烧结时间短、冷却速度快、外加压力和烧结气氛可控、节能环保等鲜明特点,成为材料发展和组织优化的有力工具.SPS在材料制备中的应用越来越广泛,但现阶段对SPS烧结过程的认识远未形成统一观点.SPS过程中颈部的形成是一个关键的阶段,影响到整个烧结过程.本文针对火花等离子烧结颈部的形成机理进行分析认为(1)在SPS烧结非金属材料过程中颈部的形成机理可能是塑性变形和蠕变;(2)导电材料烧结颈部形成过程中可能有火花放电现象发生,其主要机理可能是熔化和凝固、塑性变形、蠕变.同时,本文以纯铜为例,对其SPS烧结过程和结果进行了分析,对烧结过程中颈部的形成情况进行观察,并给出了解释.     

放电等离子烧结Ti-Al系金属间化合物

用机械合金化法(MA)制备了Ti-45% Al纳米晶合金粉末,并对其进行放电等离子烧结(SPS),烧结时间仅为5min.用D-maxIIA型X射线衍射仪、JEM-2000EX型透射电子显微镜对粉末和烧结块体的微观组织及机械性能进行了研究.研究表明:Ti和Al的粉末随着球磨时间的延长,粉末有明显的细化趋势,球磨5h即有非晶产生,球磨20h后得到接近完全非晶相;采用SPS烧结技术,在1200℃下能够制备出较高硬度的TiAl金属间化合物块体材料.     

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NdFeB永磁材料的矫顽力研究

利用VSM,对放电等离子烧结NdFeB磁体磁化和退磁过程及不同磁化场下的约化矫顽力与外场角度关系进行了研究,发现样品在外场作用下,磁畴壁被钉扎的特征;利用SEM的电子能谱研究了热处理过程对样品矫顽力的影响.结果表明SPS NdFeB的矫顽力机制属于钉扎类型.     

机械合金化与放电等离子烧结制备Fe-Fe3Al材料

为开发新型金属材料,采用机械合金化与放电等离子烧结的方法制备Fe-Fe3Al合金.根据Fe-Al二元相图与研究经验,对成分及工艺进行优化设计.用X射线衍射仪(XRD)对成分进行了定性分析,用扫描电子显微镜(SEM)观察了样品的表面与断口形貌,进行了能谱分析,并测试了致密度、显微硬度(HV)及抗弯强度、抗拉强度等力学性能.结果表明:对粉末进行预球磨,并在球磨前后对粉末进行搅拌混合处理,能更好地促使Fe与Al在高能球磨的过程中反应;经放电等离子烧结能够制备出Fe3Al/Fe两相材料,相对密度为99%以上,硬度为HV561,抗弯强度1426 MPa,抗拉强度640 MPa,力学性能优于文献报道的值.     

Low-temperature spark plasma sintering of NiO nanoparticles

NiO nanoparticles of 20 nm in diameter were spark plasma sintered between 400 °C and 600 °C for 5 and 10 min durations. Application of 100 MPa pressure from room temperature resulted in densities between 75% and 92%. The final grain size was between 26 nm and 68 nm. Lower densities were recorded when 100 MPa was applied at the SPS temperature. Two shrinkage rate maxima of ∼3.4 × 10⁻³ s⁻¹ and ∼2 × 10⁻³ s⁻¹ were observed around 390 ± 10 °C and at the SPS temperature. The two shrinkage rate maxima were related to densification by particle sliding followed by diffusional grain boundary sliding during the heating. The strong effects of the surface and interfacial processes which are active during the SPS were highlighted.     

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.     

Activated sintering of tungsten alloys through conventional and spark plasma sintering process

The sintering temperature of pure tungsten can be reduced through the addition of small amounts of transition elements. The present study deals with the activated sintering of tungsten with 1.0?wt% additions of copper, cobalt, molybdenum, iron and nickel using the spark plasma sintering (SPS) technique. The alloys were sintered at 1200°C and the mechanical properties and microstructures were compared with those of conventionally sintered alloys, sintered under vacuum condition. The high-rate sintering of SPS has led to an overall reduction in process time and also to a better densification of alloys compared with the conventional sintering process. In both the processes, nickel addition is found to be the best activator, followed by cobalt, iron, molybdenum and copper. The addition of copper and molybdenum showed only a meager increase in the relative density. The alloys, with nickel, cobalt and iron additions, sintered through the SPS process offered much higher density compared with the conventionally sintered alloys. The highest density is observed for the nickel-doped tungsten alloy, which is found to be around 90% of the theoretical density. The microhardness of the sintered alloys is found to depend on its sintered density.