? 1. SPS 工藝原理
SPS(放電等離子燒結(jié))是一種利用低電壓、脈沖狀大電流通過(guò)壓粉體粒子間隙的技術(shù)。
核心機(jī)制:通過(guò)火花放電現(xiàn)象,瞬間在粒子間產(chǎn)生放電等離子體(高溫等離子體),形成數(shù)千至一萬(wàn)攝氏度的高溫場(chǎng)。
熱能應(yīng)用:將這種高能等離子體有效地轉(zhuǎn)化為熱擴(kuò)散和電場(chǎng)擴(kuò)散。
工藝優(yōu)勢(shì):相比傳統(tǒng)方法,SPS 可在低 200~500℃ 的溫度下進(jìn)行(低溫至2000℃以上),且包含升溫與保溫時(shí)間在內(nèi),通常僅需 5~20分鐘 即可完成燒結(jié)。

?? 2. SPS 工藝機(jī)制詳解
SPS 是一種結(jié)合了加壓與燒結(jié)的 ON-OFF 直流脈沖通電法,其具體工作機(jī)制如下表所示:
| 機(jī)制階段 | 關(guān)鍵現(xiàn)象與作用 |
|---|
| 初期通電 | 脈沖放電伴隨放電沖擊壓力和濺射作用,吹走粉體吸附氣體,破壞絕緣氧化膜,實(shí)現(xiàn)表面凈化。 |
| 粒子接觸 | 即使無(wú)放電,脈沖大電流通過(guò)粒子接觸部也會(huì)產(chǎn)生急劇的焦耳加熱,導(dǎo)致溶解和高速擴(kuò)散。 |
| 電場(chǎng)作用 | 電場(chǎng)促使離子高速移動(dòng),產(chǎn)生高速擴(kuò)散效應(yīng)。 |
| 整體過(guò)程 | 電壓電流反復(fù)施加,使放電點(diǎn)和發(fā)熱點(diǎn)在壓粉體內(nèi)移動(dòng)并分散,實(shí)現(xiàn)樣品內(nèi)的均勻重復(fù)效應(yīng),從而實(shí)現(xiàn)低能耗、高效率燒結(jié)。 |

?? 3. 燒結(jié)體形成與微觀結(jié)構(gòu)
該技術(shù)通過(guò)獨(dú)特的脈沖電流與壓力協(xié)同作用,不僅大幅縮短了燒結(jié)時(shí)間,還解決了傳統(tǒng)高溫?zé)Y(jié)中晶粒長(zhǎng)大的難題,特別適合制備高性能納米材料和非晶材料。