Искровое плазменное спекание (SPS) - это метод быстрого спекания, в котором используется импульсный электрический ток для нагрева и уплотнения порошковых материалов. Процесс включает три основные стадии: нагрев плазмы, спекание и охлаждение. SPS обладает значительными преимуществами по сравнению с традиционными методами спекания, включая более быстрое время обработки, более высокую скорость нагрева и возможность получения материалов с контролируемой микроструктурой и свойствами.
Плазменный нагрев:
На начальной стадии SPS электрический разряд между частицами порошка приводит к локализованному и кратковременному нагреву поверхности частиц до нескольких тысяч градусов Цельсия. Этот микроплазменный разряд формируется равномерно по всему объему образца, обеспечивая равномерное распределение выделяемого тепла. Высокая температура вызывает испарение примесей, сконцентрированных на поверхности частиц, очищая и активируя их. Такая очистка приводит к плавлению и слиянию очищенных поверхностных слоев частиц, образуя между ними "шейки".Спекание:
Стадия спекания в SPS характеризуется одновременным воздействием температуры и давления, что приводит к высокой плотности. В отличие от обычного спекания, которое может занимать часы или даже дни, в SPS процесс спекания может завершиться всего за несколько минут. Это достигается за счет внутреннего нагрева образца с помощью импульсного постоянного тока, который создает высокую скорость нагрева. Короткое время выдержки при температуре спекания (обычно от 5 до 10 минут) еще больше сокращает общее время спекания. Быстрый нагрев и короткое время спекания предотвращают огрубление и рост зерен, что позволяет создавать материалы с уникальным составом и свойствами, включая субмикронные и наноразмерные материалы.
Охлаждение:
После этапа спекания материал охлаждается. Быстрые циклы нагрева и охлаждения в SPS помогают сохранить тонкую микроструктуру спеченного материала, поскольку высокие температуры локализуются на поверхностных участках частиц, предотвращая рост зерен внутри частиц.
Преимущества SPS:
