SPS裝置和燒結(jié)基本原理

SPS裝置主要包括以下幾個部分：軸向壓力裝置；水冷沖頭電極；真空腔體；國內(nèi)近三年也開展了用SPS技術(shù)制備新材料的研究工作[1,3]，引進了數(shù)臺SPS燒結(jié)系統(tǒng)，主要用來燒結(jié)納米材料和陶瓷材料[5～8]。氣氛控制系統(tǒng)（真空、ya氣）；直流脈沖及冷卻水、位移測量、溫度測量、和安全等控制單元。SPS與熱壓（HP）有相似之處，但加熱方式完全不同，它是一種利用通-斷直流脈沖電流直接通電燒結(jié)的加壓燒結(jié)法。通-斷式直流脈沖電流的主要作用是產(chǎn)生放電等離子體、放電沖擊壓力、焦耳熱和電場擴散作用[11]。

其非晶相的結(jié)晶溫度是533K。文獻[41]中用脈沖電流在423K和500MPa下制備了Mg80Ni10Y5B5塊狀非晶合金，經(jīng)過分析其中主要是非晶相。非晶Mg合金比A291D合金和純鎂有較高的腐蝕電位和較低的腐蝕電流密度，非晶化改善了鎂合金的抗腐蝕抗力。從實踐上來看，可以采用SPS燒結(jié)法制備塊狀非晶合金。（1）可以生產(chǎn)普通熔煉法無法生產(chǎn)的具有特殊結(jié)構(gòu)和性能的材料和制品，如新型多孔生物材料，多孔分離膜材料、高性能結(jié)構(gòu)陶瓷磨具和功能陶瓷材料等。因此利用先進的SPS技術(shù)進行大塊非晶合金的制備研究是很有必要。

1、CNC油壓成形技術(shù)

CNC油壓成形技術(shù)經(jīng)過多年的開發(fā)已經(jīng)進入量產(chǎn)階段，雖然其購入成本較高但仍有多項優(yōu)點，值得注意與重視。臺灣保來得已有四臺機器加入生產(chǎn)行列，如圖示。亞洲其他國家的粉末冶金廠，如中國大陸、韓國、日本也都進行相同的設(shè)備的投資。

2、快速冷卻(Rapid Cooling)

快速冷卻爐其主要原理是在一般燒結(jié)爐的后段加上冷卻段之結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品在經(jīng)過燒結(jié)本體后，以附加的快速冷卻設(shè)備，利用高壓馬達輸出強烈的冷風(fēng)，加速冷卻的原理，使粉末冶金產(chǎn)品獲得理想的金屬組織與硬度，而不需再度熱處理。此工程技術(shù)可提率節(jié)省成本。

具體的優(yōu)點可歸納如下：(1)具高強度及硬度；(2)節(jié)省熱處理制程；(3)外觀清潔度佳 (4) 尺寸控制安定。此項技術(shù)在歐洲的德國應(yīng)用早。

3、微波燒結(jié)(Microwave sintering)

微波燒結(jié)在學(xué)術(shù)界及研究單位已經(jīng)研究多年，美國 Spheric Technologies, Inc., 首先建造了可以用于小量生產(chǎn)的高溫微波燒結(jié)爐，此設(shè)備適用于金屬及陶瓷產(chǎn)品的雛型產(chǎn)品開發(fā)，但是受限于設(shè)備的開發(fā)及成本，該項技術(shù)還沒有真正實現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。熱電材料由于熱點轉(zhuǎn)換的高可靠性、無污染等特點，近熱電轉(zhuǎn)換器引起了人們的極大興趣，并研究了許多熱電轉(zhuǎn)換材料。