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SPS等离子烧结炉直流开关脉冲电流的作用
发布时间:2015-11-26   点击次数:1049次
 SPS等离子烧结炉直流开关脉冲电流的作用 :
    *,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被击穿,使粉末得以净化、活化;
    第二,由于脉冲是瞬间、断续、高频率发生,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,从而达到粉末烧结的快速化;
    第三,ON- OFF快速脉冲的加入,使粉末内的放电部位及焦耳发热部件,都会快速移动,使粉末的烧结能够均匀化。使脉冲集中在晶粒结合处是SPS过程的一个特点。
    SPS等离子烧结炉过程中,颗粒之间放电时,会瞬时产生高达几千度至1万度的局部高温,在颗粒表面引起蒸发和熔化,在颗粒接触点形成颈部,由于热量立即从发热中心传递到颗粒表面和向四周扩散,颈部快速冷却而使蒸汽压低于其他部位。
    气相物质凝聚在颈部形成高于普通烧结方法的蒸发-凝固传递是SPS过程的另一个重要特点。 晶粒受脉冲电流加热和垂直单向压力的作用,体扩散、晶界扩散都得到加强,加速了烧结致密化过程,因此用较低的温度和比较短的时间可得到高质量的烧结体。SPS等离子烧结炉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。S. W. Wang和L. D.Chen等人分别对导电Cu粉和非导电Al2O3粉进行SPS烧结研究,认为导电材料和非导电材料存在不同的烧结机理,导电粉体中存在焦耳热效应和脉冲放电效应,而非导电粉体的烧结,主要源于模具的热传导。
    SPS等离子烧结炉的中间过程和现象十分复杂,许多科学家们对SPS的烧结过程建立了模型。U.Anselmi-Tamburini等对SPS过程中的电流和温度的分布进行了模拟,认为温度的分布和电流的分布紧密相关。

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