SPS在材料制備中的應(yīng)用

SPS在材料制備中的應(yīng)用

目前在國外，尤其是日本開展了較多用SPS制備新材料的研究，部分產(chǎn)品已投入生產(chǎn)。SPS可加工的材料種類如表1所示。除了制備材料外，粉末冶金廠，SPS還可進行材料連接，如連接MoSi2與石磨[14]，ZrO2/Cermet/Ni等[15]。

近幾年，國內(nèi)外用SPS制備新材料的研究主要集中在：陶瓷、金屬陶瓷、金屬間化合物，復(fù)合材料和功能材料等方面。其中研究多的是功能材料，粉末冶金成型技術(shù)，他包括熱電材料[16] 、磁性材料[17] 、功能梯度材料[18] 、復(fù)合功能材料[19]和納米功能材料[20]等。對SPS制備非晶合金、形狀記憶合金[21] 、金剛石等也作了嘗試，取得了較好的結(jié)果。

粉末冶金

SPS制備半導(dǎo)體熱電材料的優(yōu)點是，可直接加工成圓片，煙臺粉末冶金，不需要單向生長法那樣的切割加工，節(jié)約了材料，提高了生產(chǎn)效率。

熱壓和冷壓-燒結(jié)的半導(dǎo)體性能低于晶體生長法制備的性能?，F(xiàn)用于熱電致冷的半導(dǎo)體材料的主要成分是Bi，Sb，Te和Se，目前的Z值為3.0×10/K，而用SPS制備的熱電半導(dǎo)體的Z值已達到2.9～3.0×10/K，粉末冶金注射成型，幾乎等于單晶半導(dǎo)體的性能[30]。表2是SPS和其他方法生產(chǎn)BiTe材料的比較。

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；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]。

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