等离子体活化烧结技术

1、等离子体活化烧结技术简介及其应用1、前言烧结是粉末冶金及陶瓷生产过程中最根本的工序之一，也是最终一道及其重要的工序，对最终产品的性能起着打算性作用。所谓烧结，就是把从而使粉末颗粒相互结合起来，改善其性能的一种过程。烧结是高温作用，一般要经过较长的时间，还要有适当的保护气氛。因此，从经济角度考虑，烧结工序的消耗是构成产品本钱的重要局部，改进操作与烧结设备，削减物质与能量的消耗，如降低烧结温度、缩短烧结时间等，在经济上的意义是很大的。目前所承受的烧结方法虽然很多，但均有缺乏之处。热压法和热等静 压法虽承受了压力但烧结过程中对样品的活化程度(即动力学过程)尚需进一步提高，而微波烧结法和等离子体烧结法

2、在活化方面作了改进，缩短了 烧结时间，抑制了材料颗粒的长大，但烧结过程中仍缺乏对样品施加压力，而温度等试验条件难以把握特别是微波烧结过程中简洁造成热失控效应 , 对烧结样品产生不均匀的加热 ,从而影响了烧结产品的各种性能因而在材料处理中，尚需一种能改善上述烧结缺点的方法1。等离子体活化烧结是一种比较抱负的烧结方法。1997 年，彭金辉教授为负责人的课题组担当了云南省自然科学基金重点资助课题“等离子体活化烧结过程的机理与应用”的争辩。本文以他们的争辩为根底简要介绍等离子体活化烧结的方法。2、等离子体活化烧结简介等离子体活化烧结(Plasma Activated Sintering ,简称 PAS

3、法)是进展起来的用于材料合成和加工的一项技术1末颗粒间或空隙内产生瞬间的高温等离子体，而等离子体是一种高温、高400010000K 能快速消退粉末颗粒外表吸附的杂质和气体，促使物质产生高速度的集中和迁移，从而有效地降低烧结温度，促使烧结过程加快，即能在较低温度下和较短时间内实现固结。与自蔓燃高温合成和微波烧结相像，它是利用在粉末内部产生的热量而实现快速烧结的方法。等离子体活化烧结与热压法、热等静压法、无压常规烧结法相比，具有很多优点，如操作便利、可准确把握烧结能、烧结,等离子体活化烧结法在梯度功能材料、金属间化合物、 微晶材料、 纤维强化材料、 超导材料、 硬质合金等的制备中得到了广泛应用。而

4、上述材料用常规烧结法是难以制备的。PAS1 同轴向压力，促进烧结的动力学过程；脉冲电源一方面在颗粒间产生等离子体，活化颗粒外表，降低烧结温度，另一方面对样品施加直流电以产生足够的焦耳热，实现样品固化；测温系统用于检测烧结温度并加以准确地把握；冷却系统用于冷却压头，避开压头温度过高而变形损坏。图1PAS法试验装置示意图PAS技术作为一种颖而有效的快速烧结技术 ,已应用于多种材料的研制和开发中，但其烧结机理目前还没有达成统一生疏 1 。一般认为 PAS 技术的关键在于利用粉末颗粒间的间隙所产生的微放电粉体更加简洁产生塑性变形，从而到达良好的烧结效果。3、等离子体活化烧结技术的应用Cu将 Cu 粉装

5、入烧结模中，先用等离子体进展活化，工艺参数为: 250 A ,40 ms ,60 ms ,脉冲时间5 s ,800 15 s，5MPa，在活化烧结后，99. 6 %。Cu Cu 粉预先氧化，分为两组，进展活化和烧1。表1含氧量的变化脱去金属外表的氧化膜。纳米级ZrO2纳米级 ZrO2 通过微波等离子体合成方法合成，所用的微波频率0.915 GHz ,微波波导为 TE01型，化学反响为:ZrDl4O ZrO22Cl2纳米级 ZrO2 由德国卡尔斯鲁厄争辩中心合成供给。原始 ZrO2 的38 nm ,ZrO2 (4 mol %Y2O3)粉末装入700 A 通时间 45 ms，断路时间 30ms 6

6、0 s成型压力30MPa1 3001 400 2 所示。AlN表2相对密度与维氏硬度之间的关系在 AlN 烧结过程中，有限的共价化合物的原子迁移造成低温下AlN 难以完全固化( 1073K)又消灭 AlN 的结中，纯 AlN 陶瓷在 2022K 下烧结 30h ,其最高相对理论密度为95AlN20732223K97%99AlN颗粒尺寸比纯 AlN 烧结后的尺寸小。如 AlN 掺入适当氧化钇，在2223K3h973m。承受微波烧结掺入氧化钇的 AlN，又进一步缩短了烧结时间(小于 75 min)和减 化烧结纯 AlN2022K5min100而最小尺寸仅为 0.77 m，并且产品具有很高的硬度,其维氏硬度达8188 MPa。4、结论PAS烧结强度、烧结时间、产品性能等)，是一种值得关注的型烧结方法。从上述介绍可以看出，PAS 法具有以下特点:而且承受开关直流脉冲电压使颗