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產(chǎn)地類(lèi)別 | 國(guó)產(chǎn) | 應(yīng)用領(lǐng)域 | 能源,電子,航天,綜合 |
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SPS-2T型放電等離子熱壓燒結(jié)爐
關(guān)鍵詞:放電,等離子,熱壓燒結(jié)
放電等離子燒結(jié)(Spark Plasma Sintering,簡(jiǎn)稱SPS)工藝是將金屬等粉末裝入石墨等材質(zhì)制成的模具內(nèi),利用上、下模沖及通電電極將特定燒結(jié)電源和壓制壓力施加于燒結(jié)粉末,經(jīng)放電活化、熱塑變形和冷卻完成制取高性能材料的一種新的粉末冶金燒結(jié)技術(shù)。
放電等離子燒結(jié)具有在加壓過(guò)程中燒結(jié)的特點(diǎn),脈沖電流產(chǎn)生的等離子體及燒結(jié)過(guò)程中的加壓有利于降低粉末的燒結(jié)溫度。同時(shí)低電壓、高電流的特征,能使粉末快速燒結(jié)致密。
優(yōu)點(diǎn):升溫速度快、燒結(jié)時(shí)間短、燒結(jié)溫度低、晶粒均勻、有利于控制燒結(jié)體的細(xì)微結(jié)構(gòu)、獲得材料的致密度高,并且有著操作簡(jiǎn)單、再現(xiàn)性高、安全可靠、節(jié)省空間、節(jié)省能源及成本低等優(yōu)點(diǎn)
1、什么是放電等離子體
放電等離子燒結(jié)(Spark Plasma Sintering)簡(jiǎn)稱SPS,是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新型的快速燒結(jié)技術(shù)。該技術(shù)是在粉末顆粒間直接通入脈沖電流進(jìn)行加熱燒結(jié),因此有時(shí)也被稱為等離子活化燒結(jié)(Plasma Activated Sintering, PAS)或等離子體輔助燒結(jié)(Plasma Assister Sintering, PAS)。
該技術(shù)是通過(guò)將特殊電源控制裝置發(fā)生的ON-OFF直流脈沖電壓加到粉體試料上,除了能利用通常放電加工所引起的燒結(jié)促進(jìn)作用(放電沖擊壓力和焦耳加熱)外,還有效利用脈沖放電初期粉體間產(chǎn)生的火花放電現(xiàn)象(瞬間產(chǎn)生高溫等離子體)所引起的燒結(jié)促進(jìn)作用通過(guò)瞬時(shí)高溫場(chǎng)實(shí)現(xiàn)致密化的快速燒結(jié)技術(shù)。
2、放電等離子體優(yōu)點(diǎn)
放電等離子體燒結(jié)由于強(qiáng)脈沖電流加在粉末顆粒間,因此可產(chǎn)生諸多有利于快速燒結(jié)的效應(yīng)。其相比常規(guī)燒結(jié)技術(shù),放電等離子體燒結(jié)融等離子活化、熱壓、電阻加熱為一體,升溫速度快、燒結(jié)時(shí)間短、燒結(jié)溫度低、晶粒均勻、有利于控制燒結(jié)體的細(xì)微結(jié)構(gòu)、獲得材料的致密度高,并且有著操作簡(jiǎn)單、再現(xiàn)性高、安全可靠、節(jié)省空間、節(jié)省能源及成本低等優(yōu)點(diǎn)。
3、放電等離子體燒結(jié)的原理
SPS燒結(jié)機(jī)理目前還沒(méi)有達(dá)成較為統(tǒng)一的認(rèn)識(shí),其燒結(jié)的中間過(guò)程還有待于進(jìn)一步研究。SPS的制造商Sumitomo公司的M.Tokita最早提出放電等離子燒結(jié)的觀點(diǎn),他認(rèn)為:粉末顆粒微區(qū)還存在電場(chǎng)誘導(dǎo)的正負(fù)極,在脈沖電流作用下顆粒間發(fā)生放電,激發(fā)等離子體,由放電產(chǎn)生的高能粒子撞擊顆粒間的接觸部分,使物質(zhì)產(chǎn)生蒸發(fā)作用而起到凈化和活化作用,電能貯存在顆粒團(tuán)的介電層中,介電層發(fā)生間歇式快速放電,在粉末顆粒未接觸部位產(chǎn)生自發(fā)熱。
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目前一般認(rèn)為,SPS與熱壓(HP)有相似之處,但加熱方式不同,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(chǎng)擴(kuò)散作用。
在SPS燒結(jié)過(guò)程中,電極通入直流脈沖電流時(shí)瞬間產(chǎn)生的放電等離子體,使燒結(jié)體內(nèi)部各個(gè)顆粒均勻的自身產(chǎn)生焦耳熱并使顆粒表面活化。與自身加熱反應(yīng)合成法(SHS)和微波燒結(jié)法類(lèi)似,SPS是有效利用粉末內(nèi)部的自身發(fā)熱作用而進(jìn)行燒結(jié)的。
SPS燒結(jié)過(guò)程可以看作是顆粒放電、導(dǎo)電加熱和加壓綜合作用的結(jié)果。除加熱和加壓這兩個(gè)促進(jìn)燒結(jié)的因素外,在SPS技術(shù)中,顆粒間的有效放電可產(chǎn)生局部高溫,可以使表面局部熔化、表面物質(zhì)剝落;高溫等離子的濺射和放電沖擊清除了粉末顆粒表面雜質(zhì)(如去處表面氧化物等)和吸附的氣體。
4、放電等立體燒結(jié)工藝
在進(jìn)行具體的SPS實(shí)驗(yàn)操作時(shí),將試樣裝入石墨模具中,模具置于上下電極之間,通過(guò)油壓系統(tǒng)加壓,然后對(duì)腔體抽真空,達(dá)到要求的真空度后通入脈沖電流進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。脈沖大電流直接施加于導(dǎo)電模具和樣品上,通過(guò)樣品及間隙的部分電流激活晶粒表面,在孔隙間局部放電,產(chǎn)生等離子體,粉末顆粒表面被活化、發(fā)熱,同時(shí),通過(guò)模具的部分電流加熱模具,使模具開(kāi)始對(duì)試樣傳熱,試樣溫度升高,開(kāi)始收縮,產(chǎn)生一定的密度,并隨著溫度的升高而增大,直至達(dá)到燒結(jié)溫度后收縮結(jié)束,致密度達(dá)到最大。
5、放電等離子體燒結(jié)的應(yīng)用
由于SPS的燒結(jié)機(jī)理,SPS技術(shù)具有升溫速度快、燒結(jié)溫度低、燒結(jié)時(shí)間短、節(jié)能環(huán)保等特點(diǎn),SPS技術(shù)已廣泛應(yīng)用于納米材料、梯度功能材料、金屬材料、磁性材料、復(fù)合材料、陶瓷等材料的制備
主要技術(shù)參數(shù):
原理:SPS技術(shù)用脈沖放電初期粉體間產(chǎn)生的火花放電現(xiàn)象(瞬間產(chǎn)生高溫等離子體)所引起的燒結(jié)促進(jìn)作用通過(guò)瞬時(shí)高溫場(chǎng)實(shí)現(xiàn)致密化的快速燒結(jié)技術(shù)。
優(yōu)點(diǎn):、上下壓頭有熱電偶檢測(cè)溫度,如有異常,用戶會(huì)立即觀察到,關(guān)閉設(shè)備,保護(hù)設(shè)備免受損傷。
2、水路系統(tǒng)做了水溫檢測(cè)、水壓監(jiān)測(cè),如有異常會(huì)報(bào)警并自動(dòng)切斷加熱。
3、安裝有防爆系統(tǒng),當(dāng)腔體內(nèi)壓力超過(guò)設(shè)定壓力會(huì)報(bào)警并切斷加熱。
4、具有超溫、超壓、過(guò)流、欠壓、斷偶保護(hù)和顯示等。
5、頂部帶有紅外測(cè)溫儀,測(cè)溫更準(zhǔn)確
功率:sps電源:
技術(shù)參數(shù)
型號(hào) | SPS-2T-30 | |
原理 | SPS技術(shù)是通過(guò)將特殊電源控制裝置發(fā)生的ON-OFF直流脈沖電壓加到粉體試料上,除了能利用通常放電加工所引起的燒結(jié)促進(jìn)作用(放電沖擊壓力和焦耳加熱)外,還有效利用脈沖放電初期粉體間產(chǎn)生的火花放電現(xiàn)象(瞬間產(chǎn)生高溫等離子體)所引起的燒結(jié)促進(jìn)作用通過(guò)瞬時(shí)高溫場(chǎng)實(shí)現(xiàn)致密化的快速燒結(jié)技術(shù)。 | |
優(yōu)點(diǎn) | 1、上下壓頭有熱電偶檢測(cè)溫度,如有異常,用戶會(huì)立即觀察到,關(guān)閉設(shè)備,保護(hù)設(shè)備免受損傷。 | |
功率 | 22KW(電源20KW+機(jī)械泵1.1KW+其他) | |
壓頭直徑 | 50(mm) | |
腔體尺寸 | 160×200mm(W×H) | |
外形尺寸 | 80×105×205cm (W×D×H) | |
凈重 | 250Kg | |
電源電壓 | 三相 380V | |
sps電源 | 功率 | 30KVA |
輸入電壓 | 三相五線制AC380V/50Hz | |
輸出電流(瞬間) | DC 0-3000A | |
輸出電壓(瞬間) | DC 0-10 V(矩形波峰值) | |
脈沖參數(shù) | 開(kāi)通時(shí)間:1-255 ms | |
石墨模具 | 1、高溫模具單元由高純石墨制成,最大工作壓強(qiáng)50MPa 2、請(qǐng)認(rèn)真設(shè)計(jì)高溫模具的尺寸,選擇正確的壓力。
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壓力控制 | PID程序控制 | |
壓頭行程 | 60mm | |
最高溫度 | 1800度 | |
加壓壓力精度 | ±1Kg | |
最大壓力 | 2T (10MPa表壓) | |
水路系統(tǒng) | 配置水冷機(jī) | |
真空機(jī)組 | 極限壓強(qiáng) :4×10^-2Pa |
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