SPS烧结时脉冲电流通过粉末颗粒如图2所示。在SPS烧结过程中,电极通入直流脉冲电流时瞬间产生的放电等离子体,使烧结体内部各个颗粒均匀的自身产生焦耳热并使颗粒表面活化。与自身加热反应合成法(SHS)和微波烧结法类似,SPS是有效利用粉末内部的自身发热作用而进行烧结的。SPS烧结过程可以看作是颗粒放电、导电加热和加压综合作用的结果。
?粉末冶金技术工艺过程粉末冶金技术工艺过程
一、粉料制备与压制成型
常用机械粉碎、雾化、物理化学法制取粉末。制取的粉末经过筛分与混合,混料均匀并加入适当的增塑剂,再进行压制成型,粉末冶金制品,粉粒间的原子通过固相扩散和机械咬合作用,使制件结合为具有一定强度的整体。压力越大则制件密度越大,强度相应增加。有时为减小压力和增加制件密度,也可采用热等静压成型的方法。
二、烧结
将压制成型的制件放置在采用还原性气氛的闭式炉中进行烧结,烧结温度约为基体金属熔点的2/3~3/4倍。由于高温下不同种类原子的扩散,粉末表面氧化物的被还原以及变形粉末的再结晶,使粉末颗粒相互结合,提高了粉末冶金制品的强度,并获得与一般合金相似的组织。经烧结后的制件中,仍然存在一些微小的孔隙,属于多孔性材料。
三、后处理
一般情况下,烧结好的制件能够达到所需性能,可直接使用。但有时还需进行必要的后处理。如精压处理,可提高制件的密度和尺寸形状精度;对铁基粉末冶金制件进行淬火、表面淬火等处理可改善其机械性能;为达到润滑或耐蚀目的而进行浸油或浸渍其它液态润滑剂;将低熔点金属渗入制件孔隙中去的熔渗处理,粉末冶金,可提高制件的强度、硬度、可塑性或冲击韧性等。
SPS的烧结原理
3.1等离子体和等离子加工技术[9,10]
SPS是利用放电等离子体进行烧结的。等离子体是物质在高温或特定激励下的一种物质状态,粉末冶金压制成型,是除固态、液态和气态以外,物质的第四种状态。等离子体是电离气体,由大量正负带电粒子和中性粒子组成,并表现出集体行为的一种准中性气体。
等离子体是解离的高温导电气体,可提供反应活性高的状态。
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