粉体工程 实验三 放电等离子烧结粉体
粉末冶金实验
简易 BET 装置示意图 l—u 形管压力计；2～5 一两通阀 6 样品管；7 一液氮浴 测量前应对样品进行真空脱气处理，当真空度达到要求时，充入已知体积的氮气，然后 把液氮浴套在样品管上，当吸附达到平衡时，进行吸附测量，最后移开液氮浴，测量完 毕。 计算公式吸附气体体系中的粉末样品，在低温下，物质表面将发生物理吸附，其各量之 间的关系服从 BET 方程，如下式： p/p0V(1-p/p0)=(C-1)/VmC*p/p0+1/VmC 式中声为吸附平衡时吸附气体的压力， Pa； p0。 为吸附温度下吸附气体的饱和蒸气压， Pa；Vm 为单分层吸附气体量；C 为与吸附热和冷凝热有关的常数。在相对压力 p/p0 为 O．05～O．35 范围内，BET 方程为线性关系。通过一系列相对压力和吸附气体量 的测定，由(p/p0/[V(1 一 p/p0)]对 p/p0。作图，便可得到一条直线，再由直线的斜率和 截距求出样品的单层吸附量，再由下式计算出粉末的比表面积。 S=Vmó N/V0*m 式中 S 为粉末质量比表面积，m /g；ó 为吸附气体分子横断面积，0.16nm2；N 阿佛加 德罗常数 6．022×1023；V0 为标准状态下 1mol 吸附气体的体积，22．414cm3；m 为 试验样品的质量，g。
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吸附气体选择通常选用氮为吸附气体， 当测量的比表面很小时， 常选用氩或氪作为吸附 气体。 针对本仪器， BET 方程变形为: St=(1-p/p0)*A/Ac*Vc*4.03 P/Po ： 被吸附气体的相对压力 (在本实验中，表示氮气的相对压力，为 0.3 ） A ： 脱附峰面积 AC ： 标准峰面积 VC ： 标定体积 St ： 总表面积 三、测量方法：流动法 把 30% 氮气 (被吸附物)和 70% 氦气 (载体) 的混合气体不断在样品上进行流动。 当样品冷却到液氮温度时，氮气被吸附，而氦气不被吸附。 吸附过程持续，直到氮气吸附量达到 30%浓度。这时，吸附量接近于单层表面覆盖的体 积。 四、仪器设备 美国 QUANTACHROME 公司生产的 QS-18 型气体吸附表面性质分析仪，气体吸附分析仪 由表面积测定部分和脱气预处理部分构成。 五、实验步骤 1.对样品进行脱气预处理 2.测量 3.记录脱附峰值，标定 4．得出的量结果 六、数据处理 根据 St=(1-p/p0)*A/Ac*Vc*4.03 本实验得出 A=1248，Ac=106， Vc=0.17 p/p0 代入上式得 St=（1-0.3）*1248/106*0.17*4.03=5.64626 m2 m= (12.5460-1/2(12.4730+12.4723))g=0.0734 g S=St/m= 5.64626m2/0.0734g=76.9245 m2/g 八、实验结论 经实验测定计算，样品比表面积为 76.9245 m2/g
放电等离子烧结流程
放电等离子烧结流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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1. 装料。
将待烧结粉末装入烧结模具中，模具尺寸和形状根据产品要求设计。
《放电等离子烧结制备高纯Ti3AlC2及固溶强化》范文
《放电等离子烧结制备高纯Ti3AlC2及固溶强化》篇一一、引言随着现代材料科学的飞速发展，新型陶瓷材料因其独特的物理和化学性质，在众多领域中得到了广泛的应用。
Ti3AlC2作为一种具有优异性能的三元层状陶瓷材料，其制备工艺和性能优化成为了研究的热点。
放电等离子烧结技术作为一种新兴的制备方法，以其快速烧结、低能耗等优势在陶瓷材料制备中显示出巨大的潜力。
本文旨在探讨放电等离子烧结技术在制备高纯Ti3AlC2及其固溶强化方面的应用。
二、实验方法1. 材料准备本实验采用高纯度的Ti、Al和C元素作为原料，通过混合、球磨、干燥等工艺制备出Ti3AlC2粉末。
2. 放电等离子烧结将制备好的Ti3AlC2粉末放入放电等离子烧结炉中，设定烧结温度、压力和时间等参数，进行烧结。
在烧结过程中，利用放电等离子技术对粉末进行加热和熔融，并通过高压将熔融态的粉末固化成块状材料。
3. 固溶强化处理将烧结后的Ti3AlC2材料进行固溶强化处理，通过调整温度和时间等参数，使材料中的元素进行固溶反应，提高材料的性能。
三、实验结果与分析1. 高纯Ti3AlC2的制备通过放电等离子烧结技术，成功制备出高纯度的Ti3AlC2材料。
XRD和SEM等测试结果表明，制备出的Ti3AlC2具有较高的纯度和良好的结晶性能。
2. 固溶强化效果对烧结后的Ti3AlC2材料进行固溶强化处理，通过调整固溶处理的温度和时间等参数，使材料中的元素进行固溶反应。
实验结果表明，经过固溶强化处理的Ti3AlC2材料具有更高的硬度和更好的耐磨性能。
同时，材料的抗拉强度和抗弯强度也得到了显著提高。
四、讨论与展望放电等离子烧结技术作为一种新兴的制备方法，在陶瓷材料制备中具有广泛的应用前景。
通过优化烧结参数和固溶强化处理，可以进一步提高Ti3AlC2材料的性能。
此外，还可以通过添加其他元素或进行表面处理等方法，进一步拓展Ti3AlC2材料的应用领域。
例如，可以将其应用于航空航天、生物医疗和电子器件等领域，以满足不同领域对高性能陶瓷材料的需求。
粉末冶金新技术-烧结
用SPS制取块状纳米晶Fe90Zr7B3软磁的过程是: 先将由非 晶薄带经球磨制成的50～150μｍ非晶粉末装入WC/Co合金 模具内,并在SPS烧结机上烧结(真空度1×10-2Pa以下、升温 速度0.09~1.7K/s、温度673～873Ｋ、压力590MPa), 再把所 得的烧结体在1×10-2Pa真空下、以3 7K/s速度加热到923Ｋ、 保温后而制成。材料显示较好的磁性能：最大磁导率29800、 100Ｈｚ下的动态磁导率3430, 矫顽力12Ａ/ｍ。
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双频微波烧结炉 生产用大型微波烧结炉 已烧结成多种材料：如陶瓷和铁氧体等材料。另 外，在日本又开发出相似的毫米波烧结技术，并成功 地在2023K下保温1h烧结成全致密的AlN材料。
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2.爆炸压制技术 爆炸压制又称冲击波压制是一种有前途的工艺
方法,它在粉末冶金中发挥了很重要的作用, 爆炸压 制时,只是在颗粒的表面产生瞬时的高温,作用时间 短,升温和降温速度极快。适当控制爆炸参数,使得 压制的材料密度可以达到理论密度的90%以上,甚至 达到99%。
3）快速脉冲电流的加入, 无论是粉末内的放电部位还是焦耳 发热部位, 都会快速移动, 使粉末的烧结能够均匀化。
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与传统的粉末冶金工艺相比，SPS工艺的特点是：
• 粉末原料广泛：各种金属、非金届、合金粉末，特别是 活性大的各种粒度粉末都可以用作SPS 烧结原科。
• 成形压力低：SPS烛结时经充分微放电处理，烧结粉末表 面处于向度活性化状态．为此，其成形压力只需要冷压烧 结的l/10~1/20。
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SPS制备软磁材料 通常用急冷或喷射方法可得到FeMe(Nb、Zr、Hf)Ｂ的非 晶合金,在稍高于晶化温度处理后, 可得到晶粒数10ｎｍ，具有 体心立方结构，高Bs 、磁损小的纳米晶材料。但非晶合金目 前只能是带材或粉末, 制作成品还需要将带材重叠和用树脂固 结, 这使得成品的密度和Bs均变低。近年, 日本采用SPS工艺研 究FeMeＢ块材的成形条件及磁性能。
《放电等离子烧结及挤压成形规律仿真与试验研究》
《放电等离子烧结及挤压成形规律仿真与试验研究》篇一一、引言放电等离子烧结（Spark Plasma Sintering, SPS）技术作为一项新兴的先进材料制备技术，以其独特的烧结机制和工艺特点，在材料科学领域得到了广泛的应用。
该技术通过放电产生的等离子体能量，实现材料的高效、快速烧结，具有节能、环保等优点。
挤压成形作为材料加工的重要手段，其与SPS技术的结合，对于优化材料性能、提高生产效率具有重要意义。
本文旨在通过仿真与试验研究，深入探讨放电等离子烧结及挤压成形规律，为相关领域的研究与应用提供理论依据和技术支持。
二、放电等离子烧结技术研究1. 放电等离子烧结原理放电等离子烧结技术利用直流脉冲电流通过粉末颗粒间的放电产生的等离子体能量，使粉末颗粒表面产生局部高温，从而实现快速烧结。
该技术具有烧结温度低、时间短、能耗低等优点。
2. 仿真分析仿真分析采用有限元法，建立SPS烧结过程的数学模型。
通过模拟烧结过程中的电场分布、温度场变化及材料性能演变，揭示SPS烧结过程中的物理化学过程。
仿真结果表明，放电等离子烧结过程中，电场分布均匀、温度梯度小，有利于材料性能的优化。
三、挤压成形技术研究1. 挤压成形原理挤压成形是通过将金属或非金属材料加热至一定温度后，施加外力使其通过模具挤出，从而获得所需形状和尺寸的制品。
在SPS烧结后的材料中，通过挤压成形技术可以进一步优化材料的微观结构和性能。
2. 仿真与试验在挤压成形过程中，采用仿真与试验相结合的方法进行研究。
仿真分析采用有限元法建立挤压成形的数学模型，模拟挤压过程中的应力分布、应变及材料流动等行为。
试验则通过实际挤压设备进行，对仿真结果进行验证和优化。
试验结果表明，合理的挤压工艺参数可以显著提高材料的致密度和力学性能。
四、放电等离子烧结及挤压成形规律研究1. 烧结与挤压过程耦合关系放电等离子烧结与挤压成形过程中，两者之间存在耦合关系。
SPS烧结为挤压成形提供优质的原材料，而挤压成形则进一步优化材料的微观结构和性能。
《放电等离子烧结制备MAX-cBN复合材料》范文
《放电等离子烧结制备MAX-cBN复合材料》篇一一、引言随着科技的发展，复合材料在工业领域的应用越来越广泛。
其中，MAX-cBN（以MAX相和立方氮化硼为主要成分的复合材料）因其独特的物理和化学性质，在切削工具、耐磨材料、高温超导等领域具有广泛的应用前景。
本文将详细介绍放电等离子烧结技术在制备MAX-cBN复合材料中的应用及其优越性。
二、放电等离子烧结技术放电等离子烧结（Spark Plasma Sintering, SPS）是一种新型的烧结技术，其原理是利用脉冲电流在颗粒间产生放电等离子体，从而实现材料的快速致密化。
SPS技术具有烧结温度低、烧结时间短、材料致密性好等优点，因此在制备复合材料方面具有广泛的应用。
三、MAX-cBN复合材料的制备MAX-cBN复合材料的制备主要采用放电等离子烧结技术。
首先，将MAX相和cBN粉末按照一定比例混合，然后在一定的温度和压力下进行烧结。
在烧结过程中，通过控制电流的大小和频率，使颗粒间产生放电等离子体，从而实现材料的快速致密化。
四、MAX-cBN复合材料的性能MAX-cBN复合材料具有优异的物理和化学性能。
其硬度高、耐磨性好、热稳定性强，且具有良好的导电性和导热性。
此外，MAX-cBN复合材料还具有优异的力学性能，如高强度、高韧性等。
这些性能使得MAX-cBN复合材料在切削工具、耐磨材料、高温超导等领域具有广泛的应用前景。
五、放电等离子烧结技术的优势放电等离子烧结技术制备MAX-cBN复合材料具有以下优势：1. 烧结温度低：相比传统烧结技术，SPS技术可以在较低的温度下实现材料的致密化，有利于保护材料的性能。
2. 烧结时间短：SPS技术可以在短时间内完成烧结过程，提高了生产效率。
3. 材料致密性好：SPS技术通过脉冲电流在颗粒间产生放电等离子体，使材料实现快速致密化，提高了材料的致密性和性能。
4. 易于控制：SPS技术的电流和频率等参数易于控制，可以实现材料的精确制备。
《放电等离子烧结及挤压成形规律仿真与试验研究》范文
《放电等离子烧结及挤压成形规律仿真与试验研究》篇一一、引言随着现代科技的发展，放电等离子烧结（Spark Plasma Sintering，简称SPS）技术已成为一种重要的材料制备方法。
该技术以其独特的烧结机制和工艺特点，在金属、陶瓷、复合材料等领域得到了广泛应用。
本文将针对放电等离子烧结及挤压成形过程进行仿真与试验研究，探讨其成形规律及影响因素。
二、放电等离子烧结技术概述放电等离子烧结技术是一种利用脉冲电流放电产生的等离子体进行材料烧结的新技术。
其特点包括快速加热、高温均匀分布、节能环保等优点，能够有效提高材料密度、性能和烧结效率。
此外，放电等离子烧结技术在烧结过程中无需额外施加压力，能够实现材料致密化的同时保持材料的微观结构。
三、仿真模型建立与验证为了研究放电等离子烧结及挤压成形规律，本文建立了相应的仿真模型。
首先，根据放电等离子烧结的物理过程和材料特性，建立了三维有限元模型。
其次，通过仿真软件对模型进行参数化设置，模拟了烧结过程中的温度场、电场、力场等物理量变化过程。
最后，将仿真结果与实际试验数据进行了对比验证，验证了仿真模型的准确性。
四、试验研究在试验研究中，我们采用放电等离子烧结设备进行实际烧结过程。
首先，我们选取了不同种类的材料进行试验，如金属、陶瓷等。
然后，通过调整烧结过程中的电流、电压、时间等参数，观察材料的烧结过程及成形规律。
同时，我们还对挤压成形过程中的压力、速度等参数进行了研究。
通过试验数据的收集和分析，我们得出了放电等离子烧结及挤压成形的一些规律和影响因素。
五、成形规律及影响因素分析根据仿真与试验结果，我们总结了放电等离子烧结及挤压成形的规律。
首先，烧结过程中的温度场分布对材料的致密化程度和微观结构具有重要影响。
其次，电流和电压的合理匹配能够提高烧结效率和质量。
此外，挤压成形过程中的压力和速度对成形的精度和性能也有显著影响。
同时，我们还发现材料种类、颗粒大小、形状等因素也会对烧结及成形过程产生影响。
《放电等离子烧结及挤压成形规律仿真与试验研究》范文
《放电等离子烧结及挤压成形规律仿真与试验研究》篇一一、引言放电等离子烧结（Spark Plasma Sintering, SPS）技术作为近几十年来快速发展的先进制备工艺，具有高效、低能耗和精细控制的优点，已广泛应用于粉末冶金领域。
其挤压成形工艺是整个过程中的关键步骤之一，不仅决定了材料最终的密度和力学性能，也影响着材料内部的微观结构。
本文针对放电等离子烧结及挤压成形规律进行仿真与试验研究，旨在通过数值模拟和实验手段揭示其成形机理和规律，为实际生产过程提供理论支持和技术指导。
二、仿真模型与方法本文首先构建了放电等离子烧结的仿真模型，包括粉末颗粒的几何形态、热物理性质、电学性质等参数的设定。
在仿真过程中，采用有限元方法对电场、温度场和应力场进行耦合分析，模拟了烧结过程中的电流分布、温度变化和压力传递等关键过程。
针对挤压成形过程，本文采用动态材料模型（Dynamic Material Model, DMM）进行模拟。
DMM模型能够考虑材料在高温高压下的流变行为和变形机制，从而更准确地描述挤压过程中的材料流动和应力分布。
通过仿真分析，我们得到了挤压过程中材料的流动规律、压力分布以及密度变化等关键信息。
三、试验设计与实施在试验方面，我们设计了一系列的放电等离子烧结及挤压成形实验。
首先，通过改变烧结温度、压力和时间等参数，研究了这些因素对材料密度、显微结构和力学性能的影响。
其次，在挤压成形过程中，我们通过改变挤压速度、模具形状和温度等参数，观察了材料在不同条件下的成形效果。
为了验证仿真结果的准确性，我们将仿真数据与实验结果进行了对比分析。
通过对比不同条件下的密度、硬度、抗拉强度等指标，我们发现仿真结果与实验结果具有较好的一致性，证明了仿真模型的可靠性和有效性。
四、结果与讨论1. 放电等离子烧结规律通过仿真与实验研究，我们发现烧结温度是影响材料密度和显微结构的关键因素。
随着烧结温度的升高，材料密度逐渐增加，显微结构逐渐致密化。
《放电等离子烧结及挤压成形规律仿真与试验研究》范文
《放电等离子烧结及挤压成形规律仿真与试验研究》篇一一、引言随着科技的不断进步，放电等离子烧结技术及挤压成形技术逐渐成为材料制备领域的重要手段。
放电等离子烧结技术以其独特的优势，如高致密度、低能耗和短周期等，为新型材料的研究和制备提供了有力支持。
挤压成形技术则是一种利用外部压力对材料进行加工的技术，能有效地提高材料的机械性能和结构性能。
本文将针对放电等离子烧结及挤压成形技术的规律进行仿真与试验研究，以期为相关领域的研究和应用提供理论依据和实践指导。
二、放电等离子烧结技术仿真与试验研究2.1 放电等离子烧结技术原理放电等离子烧结技术是一种利用脉冲电流在颗粒间产生等离子体，从而实现材料快速烧结的技术。
该技术通过电场的作用，使材料内部的颗粒在高温下快速熔化并形成致密的连接，从而实现材料的烧结。
2.2 仿真研究仿真研究是利用计算机软件对放电等离子烧结过程进行模拟，以了解其内部规律和影响因素。
通过建立合理的物理模型和数学模型，可以模拟出烧结过程中的温度场、电场和应力场等关键参数的变化规律，从而为实际烧结过程提供理论指导。
2.3 试验研究试验研究是验证仿真结果的重要手段。
通过设计不同的试验方案，如改变烧结温度、电流强度和烧结时间等参数，可以观察和分析放电等离子烧结过程中材料的致密度、晶粒大小和力学性能等指标的变化规律。
同时，还可以通过对比仿真结果和试验结果，验证仿真模型的准确性和可靠性。
三、挤压成形技术规律仿真与试验研究3.1 挤压成形技术原理挤压成形技术是一种利用外部压力将材料加工成所需形状的技术。
该技术通过将材料置于模具中，然后施加一定的压力使其发生塑性变形，从而实现材料的加工和成形。
3.2 仿真研究挤压成形的仿真研究主要关注材料的流动规律、应力分布和成形质量等方面。
通过建立合理的物理模型和数学模型，可以模拟出材料在挤压过程中的流动状态和应力分布情况，从而为实际成形过程提供理论指导。
3.3 试验研究试验研究是验证挤压成形技术规律的重要手段。
放电等离子体烧结
放电等离子体烧结
放电等离子体烧结是一种新兴的材料加工技术，通过高温等离子体的作用，可以将粉末材料烧结成坚固的材料。
这种技术具有高效、环保、节能等优点，被广泛应用于金属、陶瓷、复合材料等领域。
放电等离子体烧结的原理是利用放电等离子体在高温下的高能量状态，使粉末颗粒表面迅速熔化并结合成致密的材料。
在这个过程中，放电等离子体不仅提供了高温和高压的条件，还能够激发粉末颗粒之间的化学反应，加速烧结速度，提高材料的密度和强度。
放电等离子体烧结技术的优势在于可以实现快速烧结、高密度、高强度和高温稳定性的材料制备。
与传统烧结方法相比，放电等离子体烧结可以大大缩短烧结时间，降低能耗，减少材料损耗，提高生产效率和材料质量。
在金属材料加工领域，放电等离子体烧结技术被广泛应用于制备高性能的工具钢、不锈钢、合金等材料。
通过这种技术，可以实现金属材料的高密度、高强度、高硬度和高耐磨性，满足各种工业领域对材料性能的要求。
在陶瓷材料加工领域，放电等离子体烧结技术也有着重要的应用。
通过这种技术，可以制备高密度、高强度、高耐磨性和高抗压性的陶瓷材料，广泛应用于电子、光学、航空航天等领域。
在复合材料领域，放电等离子体烧结技术的应用也日益广泛。
通过
这种技术，可以实现复合材料的高密度、高强度、高硬度和高耐磨性，满足汽车、航空航天、船舶等领域对复合材料性能的要求。
总的来说，放电等离子体烧结技术是一种高效、环保、节能的材料加工技术，具有广阔的应用前景。
随着材料科学技术的不断发展，相信放电等离子体烧结技术将在各个领域发挥重要作用，为人类社会的发展做出贡献。
《放电等离子烧结制备高纯Ti3AlC2及固溶强化》范文
《放电等离子烧结制备高纯Ti3AlC2及固溶强化》篇一一、引言随着现代科技的发展，高纯度材料在众多领域中发挥着越来越重要的作用。
Ti3AlC2作为一种具有优异性能的MAX相材料，广泛应用于高温超导、能源、电子、光学以及航空航天等领域。
放电等离子烧结技术因其独特优势，成为制备高纯Ti3AlC2材料的有效手段之一。
本文旨在介绍采用放电等离子烧结制备高纯Ti3AlC2的方法，以及其固溶强化的关键步骤，以提高材料的性能和应用价值。
二、实验材料与方法1. 材料准备本实验采用高纯度钛、铝和碳源作为原料，通过机械合金化制备出Ti3AlC2前驱体粉末。
2. 放电等离子烧结将前驱体粉末装入石墨模具中，利用放电等离子烧结技术进行烧结。
烧结过程中，通过控制烧结温度、压力和气氛等参数，实现高纯度Ti3AlC2的制备。
3. 固溶强化处理对烧结得到的Ti3AlC2材料进行固溶处理，通过调整合金元素的比例和含量，提高材料的力学性能和耐腐蚀性。
三、实验结果与分析1. 放电等离子烧结制备高纯Ti3AlC2通过放电等离子烧结技术，成功制备出高纯度Ti3AlC2材料。
经过XRD、SEM等表征手段，发现材料具有较好的结晶度和致密度，成分纯净且均匀分布。
2. 固溶强化处理效果对烧结得到的Ti3AlC2材料进行固溶强化处理后，材料的力学性能和耐腐蚀性得到显著提高。
通过显微硬度测试和耐腐蚀性测试等手段，验证了固溶强化处理的有效性。
四、讨论与结论1. 放电等离子烧结技术优势放电等离子烧结技术具有快速升温、低能耗、高致密度等优点，能够有效地制备出高纯度Ti3AlC2材料。
此外，该技术还具有较好的可控制性，能够实现材料的微观结构和性能的调控。
2. 固溶强化作用机制固溶强化处理通过调整合金元素的比例和含量，使元素在Ti3AlC2晶格中形成固溶体，从而提高材料的力学性能和耐腐蚀性。
固溶强化处理能够有效地改善材料的微观结构，提高材料的综合性能。
3. 应用前景与展望高纯度Ti3AlC2材料具有优异的物理和化学性能，在高温超导、能源、电子、光学以及航空航天等领域具有广泛的应用前景。
放电等离子烧结技术
放电等离子烧结技术一、技术概述放电等离子烧结技术是一种利用高温等离子体烧结陶瓷材料的方法。
该技术通过放电产生高温等离子体，使陶瓷粉末在高温下熔融并形成致密的块体，从而达到烧结的目的。
二、工艺流程1.原料制备：将陶瓷粉末按一定比例混合，并加入必要的助剂。
2.成型：将混合好的陶瓷粉末通过压制或注塑成型。
3.预处理：对成型后的坯体进行去除水分和有机物等预处理。
4.放电等离子体处理：将坯体置于放电等离子体发生器中，通过放电产生高温等离子体，使陶瓷粉末在高温下熔融并形成致密的块体。
5.后处理：对放电等离子体处理后得到的块体进行去除残余气孔和表面加工。
三、优点1.能够制备出具有优异性能的陶瓷材料，如高强度、高硬度、耐腐蚀性好等。
2.制备过程中无需添加任何外部热源，能够节约能源。
3.制备的陶瓷材料致密度高、气孔率低，具有较好的抗压强度和耐磨性。
四、缺点1.设备成本高，需要专门的放电等离子体发生器。
2.制备过程中需要控制放电等离子体的温度和时间等参数，技术难度较大。
3.制备出的陶瓷材料存在一定的残余应力，容易导致裂纹和断裂。
五、应用领域放电等离子烧结技术主要应用于制备高强度、高硬度、耐腐蚀性好的陶瓷材料。
目前已广泛应用于航空航天、汽车工业、机械加工等领域。
例如，利用该技术可制备出具有优异性能的氧化锆陶瓷刀具，在机械加工领域得到广泛应用。
六、发展趋势随着科学技术的不断进步和人们对高性能材料需求的增加，放电等离子烧结技术将会得到更广泛的应用。
未来该技术将会更加成熟，设备成本也将会逐渐降低，同时制备出的陶瓷材料也将会具有更优异的性能。
燃烧合成AlN粉体的放电等离子烧结及其导热性能
李永利等：AlN/碳掺杂氮化硼纳米管复相陶瓷的制备及性能· 1445 ·第38卷第8期燃烧合成AlN粉体的放电等离子烧结及其导热性能史忠旗1，金志浩1，宫本钦生2(1. 西安交通大学材料科学与工程学院，金属材料强度国家重点实验室，西安 710049；2. 日本大阪大学接合科学研究所，日本大阪 567–0047)摘要：利用放电等离子烧结(spark plasma sintering，SPS)工艺研究了燃烧合成法制备的2种具有不同形貌的AlN粉以及1种碳热还原氮化法制备的市售亚微米级AlN粉的烧结性能、致密化机理以及导热性能。
结果表明：燃烧合成法制备的AlN纳米晶须状粉末具有与亚微米级标准市售AlN粉末同样优异的烧结性能，都能够在无烧结助剂情况下在1600℃的较低温度下烧结致密。
在烧结过程中，由于燃烧合成AlN粉自身的高化学活性和SPS 产生的等离子体活化作用，使得AlN粉以自身的分解–再结晶–凝聚机制进行致密化，导致晶界强度很高，断裂时以穿晶断裂为主；而在市售AlN粉末烧结过程中以表面扩散机制致密化，在晶界处形成了AlON相，降低了晶界强度，因此以沿晶断裂为主。
AlN原料的氧含量对热导率的影响很大。
由于燃烧合成AlN粉体的氧含量较碳热还原法制备的市售AlN粉体略高，导致其烧结试样热导率略低。
关键词：氮化铝；放电等离子烧结；热导率；微观结构；燃烧合成中图分类号：TB32 文献标志码：A 文章编号：0454–5648(2010)08–1445–05SPARK PLASMA SINTERING OF AlN POWDERS OBTAINED FROM COMBUSTIONSYNTHESIS AND THEIR THERMAL CONDUCTIVITYSHI Zhongqi1，JIN Zhihao1，Miyamoto Yoshinari2(1. School of Materials Science and Engineering, Xi’an Jiaotong University, Xi’an 710049, China; 2. Joining and WeldingResearch Institute, Osaka Univeraity, Osaka 567–0047, Japan)Abstract: The sinterability, densification mechanism and thermal conductivity of three types of AlN powders with different mor-phologies were investigated by spark plasma sintering (SPS). The three types of AlN powders were: AlN powders fabricated by com-bustion synthesis (CS) with nanowhisker-like and irregular particle morphologies and AlN powder fabricated by carbothermic reduc-tion nitridation (CRN) with submicron equiaxed particle morphology. The results indicate that the nanowhisker-like AlN powder has similar excellent sinterability compared with the submicron powder. Both of them can be sintered densely at 1600℃ without sinter-ing aids. The densification of CS type AlN powders is caused by a decompose–recrystallization–agglomeration mechanism due to their high chemical activity and the effect of plasma activation. Therefore, the grain boundary is naturally with high strength, which made the fracture predominated by transgranular. However, the densification of CRN type AlN powder is by a surface diffusion mechanism because the AlON phase formed at the grain boundary. Thus, the strength of the grain boundary is low, and the fracture is predominated by intergranular. The thermal conductivity of AlN bulk strongly depends on the oxygen content of raw AlN powder. Because of the higher oxygen content of the CS type AlN powders compared to the CRN type AlN powder, the thermal conductivity of the ceramics by CS type AlN is lower.Key words: aluminum nitride; spark plasma sintering; thermal conductivity; microstructure; combustion synthesisAlN陶瓷因具有高热导率、低介电常数、与硅相匹配的热膨胀系数、以及优良的力学性能而在功能材料(如大功率集成电路基板)和结构材料领域受到极大关注。
《放电等离子烧结粉体》实验指导
放电等离子烧结粉体实验一、实验目的通过利用放电等离子烧结样品，使学生系统了解和熟悉放电等离子产生的原理、制备的方式和方法，掌握等放电离子体设备的结构及使用方法，深入地理解所学理论知识，掌握粉体烧结的过程，提高学生的实验应用能力。
二、实验仪器及原料等离子烧结设备电子天平、WC-Co粉三、实验原理放电等离子烧结(SPS)是近年来发展起来的一种新型的快速烧结技术。
由于等离子活化烧结技术融等离子活化、热压、电阻加热为一体，因而具有升温速度快、烧结时间短、晶粒均匀、有利于控制烧结体的细微结构、获得的材料致密度高、性能好等特点。
该技术利用脉冲能、放电脉冲压力和焦耳热产生的瞬时高温场来实现烧结过程，对于实现优质高效、低耗低成本的材料制备具有重要意义，在纳米材料、复合材料等的制备中显示了极大的优越性，现已应用于金属、陶瓷、复合材料以及功能材料的制备。
目前国内外许多大学和科研机构利用SPS进行新材料的研究与开发，并对其烧结机理与特点进行深入研究与探索，尤其是其快速升温的特点，可作为制备纳米块体材料的有效手段，因而引起材料学界的特别关注。
目前使用的SPS系统主要是由3部分组成(图1)：①产生单轴向压力的装置和烧结模，压力装置可根据烧结材料的不同施加不同的压力；②脉冲电流发生器，用来产生等离子体对材料进行活化处理；③电阻加热设备。
SPS与热压(HP)烧结有相似之处，但加热方式完全不同，它是利用直流脉冲电流直接通电烧结的加压烧结方法，通过调节脉冲直流电的大小控制升温速率和烧结温度。
整个烧结过程可在真空环境下进行，也可在保护气氛中进行，烧结过程中，电流直接通过上下压头和烧结粉体或石墨模具，因此加热系统的热容很小，升温和传热速度快，从而使快速升温烧结成为可能。
SPS系统可用于短时间、低温、高压(500-1000MPa)烧结，也可用于低压(20-30MPa)、高温(1000-2000℃)烧结，因此广泛应用于金属、陶瓷和各种复合材料的烧结，包括一些用通常方法难以烧结的材料，如表面容易生成硬的氧化层的金属钛和铝，用SPS技术可在短时间内烧结到90%-100%致密。
《放电等离子烧结制备MAX-cBN复合材料》范文
《放电等离子烧结制备MAX-cBN复合材料》篇一一、引言随着科技的发展，复合材料在众多领域中得到了广泛的应用。
其中，MAX-cBN复合材料因其独特的物理和化学性质，在切削工具、热力设备以及电子器件等领域中具有巨大的应用潜力。
本文将详细介绍放电等离子烧结技术在制备MAX-cBN复合材料中的应用，并探讨其制备工艺、性能特点以及潜在的应用前景。
二、放电等离子烧结技术概述放电等离子烧结技术（Spark Plasma Sintering, SPS）是一种利用脉冲电流和等离子体进行材料烧结的技术。
在SPS过程中，粉末颗粒通过放电产生的能量进行快速加热和烧结，从而形成致密的复合材料。
这种技术具有烧结温度低、烧结时间短、晶粒细小、力学性能优良等优点。
三、MAX-cBN复合材料的制备（一）原料准备MAX-cBN复合材料的制备原料包括MAX相和cBN（立方氮化硼）颗粒。
其中，MAX相具有良好的力学和化学稳定性，而cBN具有高硬度、高耐热性和化学稳定性等特点。
将这两种材料按照一定比例混合，制备成均匀的混合粉末。
（二）放电等离子烧结过程在SPS设备中，将混合粉末置于石墨模具中，然后利用脉冲电流和等离子体进行加热烧结。
通过调整烧结参数（如电流大小、烧结时间、烧结温度等），得到致密的MAX-cBN复合材料。
四、性能特点通过放电等离子烧结技术制备的MAX-cBN复合材料具有以下特点：（一）晶粒细小：由于SPS技术的快速加热和烧结过程，使得晶粒尺寸得以细化，提高了材料的力学性能。
（二）致密度高：通过优化烧结参数，可以得到致密的MAX-cBN复合材料，从而提高其物理性能和化学稳定性。
（三）高硬度、高耐热性：cBN的高硬度和MAX相的优良力学性能使得该复合材料具有较高的硬度和耐热性。
五、应用前景MAX-cBN复合材料在切削工具、热力设备以及电子器件等领域具有广泛的应用前景。
例如，可以用于制造高精度、高效率的切削刀具，提高加工效率和产品质量；也可以用于制造高温、高压力环境下的部件，提高设备的稳定性和使用寿命。
放电等离子烧结工艺方法
放电等离子烧结工艺方法放电等离子烧结工艺方法是一种常用的粉末冶金制备材料的技术方法。
该方法通过将粉末材料置于高温高压等离子体中，利用等离子体的能量和冲击力使粉末颗粒结合成块状材料。
放电等离子烧结工艺方法具有制备高密度、高强度材料的优势，广泛应用于金属、陶瓷等材料的制备过程中。
放电等离子烧结工艺方法的基本原理是利用高能电子束或激光束对粉末进行加热，使其迅速熔化并与周围颗粒结合。
在放电等离子体中，电子束或激光束的高能量可以使粉末颗粒表面瞬间熔化，形成液态金属或陶瓷。
同时，等离子体中的冲击力也可以促使颗粒之间的结合，增加材料的致密度和强度。
放电等离子烧结工艺方法可以分为两个步骤：预压和烧结。
在预压阶段，粉末材料被填充到模具中，并施加一定的压力，使颗粒之间的接触面积增大。
这有助于在后续的烧结过程中形成更好的结合。
在烧结阶段，加热源通过电子束或激光束对材料进行加热，并使其瞬间熔化。
在高温下，液态金属或陶瓷颗粒之间产生扩散效应，使颗粒结合更加紧密。
随着烧结时间的增加，材料逐渐冷却并固化，最终形成块状材料。
放电等离子烧结工艺方法具有许多优点。
首先，它可以制备高密度、高强度的材料。
由于等离子体的高能量和冲击力，粉末颗粒之间的结合更加紧密，颗粒内部的缺陷和孔隙减少，从而提高了材料的密度和强度。
其次，放电等离子烧结工艺方法具有较高的制备效率。
由于加热源的高能量，材料的烧结速度较快，可以在较短的时间内完成制备过程。
此外，该方法还可以制备复杂形状的材料。
通过合理设计模具结构，可以制备出具有复杂形状和内部结构的材料，满足不同应用领域的需求。
然而，放电等离子烧结工艺方法也存在一些局限性。
首先，该方法对原材料的要求较高。
粉末颗粒的尺寸、形状、成分等都会对最终材料的性能产生影响，因此需要精确控制原材料的质量。
其次，放电等离子烧结工艺方法对设备要求较高。
高能电子束或激光束的加热源需要具备较高的功率和精度，以确保材料能够均匀加热和烧结。
《放电等离子烧结及挤压成形规律仿真与试验研究》
《放电等离子烧结及挤压成形规律仿真与试验研究》篇一一、引言随着现代科技的发展，放电等离子烧结（Spark Plasma Sintering，简称SPS）技术因其独特的烧结机理和优越的成形性能，在材料科学领域得到了广泛的应用。
SPS技术结合了放电和等离子体加热的特点，通过瞬时高温和高压力对粉末材料进行快速烧结和致密化，其精确可控的工艺参数使得材料具有优异的物理和机械性能。
然而，放电等离子烧结过程中的复杂物理化学变化以及挤压成形的规律仍需深入研究。
本文通过仿真与试验相结合的方法，对放电等离子烧结及挤压成形规律进行系统研究。
二、放电等离子烧结仿真研究1. 模型建立仿真研究首先需要建立放电等离子烧结的物理模型。
该模型应包括粉末颗粒、放电电极、温度场、电场等要素，并考虑材料物性、电导率、热传导率等因素。
通过建立合理的数学模型，可以模拟SPS过程中的电流分布、温度变化和材料相变等过程。
2. 仿真分析利用仿真软件对建立的模型进行分析，可以得出烧结过程中的电流密度分布、温度分布和材料微观结构的变化规律。
通过对不同工艺参数（如压力、温度、烧结时间等）的模拟，可以预测材料的烧结效果和性能。
三、放电等离子烧结试验研究1. 试验材料与设备试验采用不同种类的粉末材料，如金属、陶瓷等。
设备主要包括放电等离子烧结炉、测量仪器等。
2. 试验方法与过程根据仿真分析的结果，设定合适的工艺参数，进行放电等离子烧结试验。
试验过程中，需要控制好温度、压力、烧结时间等参数，并记录相关数据。
3. 试验结果与分析通过观察和分析试验结果，可以得出材料的烧结效果和性能。
将试验结果与仿真分析进行比较，可以验证仿真模型的准确性，并进一步优化仿真模型和工艺参数。
四、挤压成形规律研究1. 挤压成形过程分析挤压成形是SPS技术中的重要环节，其过程包括粉末的填充、压制、烧结和挤出等步骤。
通过对挤压成形过程的详细分析，可以了解材料的流动特性、应力分布和成形质量等因素。
《放电等离子烧结及挤压成形规律仿真与试验研究》
《放电等离子烧结及挤压成形规律仿真与试验研究》篇一一、引言放电等离子烧结（Spark Plasma Sintering, SPS）技术作为一项新兴的先进材料制备技术，在制备金属基复合材料、陶瓷材料及各类高性能材料中展现出强大的潜力。
与此同时，挤压成形作为材料制备中的一种重要工艺，对于控制材料的微观结构与性能有着重要的影响。
本文针对放电等离子烧结技术及其与挤压成形工艺的组合进行仿真与试验研究，以期进一步推动这一技术的实际应用与发展。
二、放电等离子烧结技术概述放电等离子烧结技术是一种利用脉冲电流通过粉体样品产生瞬时高温高压环境，从而实现快速烧结的技术。
该技术具有烧结时间短、烧结温度低、烧结体性能优异等特点，广泛应用于材料制备领域。
三、仿真研究仿真研究是本文的重要部分，通过仿真研究可以更好地理解放电等离子烧结及挤压成形过程中的物理化学变化规律。
我们采用了先进的有限元分析方法，对放电等离子烧结过程中的电流分布、温度场分布、压力分布等进行了模拟分析。
同时，我们还研究了不同烧结参数对材料性能的影响，如温度、压力、脉冲电流的频率和幅度等。
这些仿真结果为后续的试验研究提供了理论支持。
四、试验研究在仿真研究的基础上，我们进行了系统的试验研究。
试验过程中，我们采用了不同的烧结参数和挤压成形工艺，对多种材料进行了放电等离子烧结及挤压成形的试验。
通过对比试验结果与仿真结果，我们发现仿真结果与实际试验结果具有较好的一致性，这进一步验证了我们的仿真模型和方法的可靠性。
同时，我们还研究了不同材料在放电等离子烧结及挤压成形过程中的变化规律，为优化工艺参数提供了依据。
五、结果与讨论通过对仿真与试验结果的分析，我们得出以下结论：1. 放电等离子烧结过程中，电流分布、温度场分布和压力分布对烧结体的性能具有重要影响。
通过优化这些参数，可以有效地提高烧结体的性能。
2. 挤压成形工艺对材料的微观结构和性能有着显著影响。
适当的挤压压力和温度有助于优化材料的微观结构，提高材料的性能。
《放电等离子烧结及挤压成形规律仿真与试验研究》
《放电等离子烧结及挤压成形规律仿真与试验研究》篇一一、引言随着现代科技的发展，放电等离子烧结技术以及挤压成形技术在材料科学领域得到了广泛的应用。
这两项技术因其高效、环保、低能耗等优点，成为了众多科研工作者关注的焦点。
本文旨在通过仿真与试验相结合的方式，对放电等离子烧结及挤压成形规律进行研究，以期为相关领域的科研工作提供理论依据和实践指导。
二、放电等离子烧结技术放电等离子烧结技术是一种新型的烧结技术，其原理是利用脉冲电流在烧结过程中产生的等离子体，使粉末颗粒表面产生微弱的等离子弧放电现象，从而达到加速物质传输和实现材料致密化的目的。
本节将介绍放电等离子烧结技术的基本原理和特点。
2.1 基本原理放电等离子烧结技术的基本原理是通过在真空或惰性气氛中施加脉冲电流，使粉末颗粒在短时间内产生大量的焦耳热能，形成等离子体状态。
在这个过程中，等离子体的温度高达数千度，因此可以在极短的时间内实现材料的快速加热和致密化。
2.2 技术特点放电等离子烧结技术具有以下特点：一是烧结时间短，效率高；二是烧结温度低，能耗低；三是烧结体性能优异，密度高、均匀性好；四是适用范围广，可用于各种金属粉末和非金属粉末的烧结。
三、挤压成形规律仿真研究挤压成形是材料加工过程中的重要环节，其成形规律对于产品的性能和质量具有重要影响。
本节将通过仿真研究的方法，探讨挤压成形过程中的应力分布、温度变化以及材料流动等规律。
3.1 仿真模型建立为了准确模拟挤压成形过程，需要建立合理的仿真模型。
模型应包括材料参数、边界条件、温度场、应力场等要素。
其中，材料参数的准确性对于仿真结果的可靠性至关重要。
3.2 仿真结果分析通过对仿真结果的分析，可以得出以下结论：一是挤压过程中应力分布不均匀，需合理控制挤压速度和压力；二是温度场分布对材料流动和成形质量具有重要影响；三是材料流动受多种因素影响，需综合考虑。
四、试验研究为了验证仿真结果的准确性，本文进行了放电等离子烧结及挤压成形的试验研究。
放电等离子体烧结技术111
放电等离子体烧结技术（SPS）班级：粉体0902学号： 0703090515作者：引言—放电等离子烧结(SPS) 是近年来发展起来的一种新型的快速烧结技术. 由于等离子活化烧结技术融等离子活化、热压、电阻加热为一体,因而具有升温速度快、烧结时间短、晶粒均匀、有利于控制烧结体的细微结构、获得的材料致密度高、性能好等特点. 该技术利用脉冲能、放电脉冲压力和焦耳热产生的瞬时高温场来实现烧结过程,对于实现优质高效、低耗低成本的材料制备具有重要意义,在纳米材料、复合材料等的制备中显示了极大的优越性,现已应用于金属、陶瓷、复合材料以及功能材料的制备[1 ,2 ] . 目前国内外许多大学和科研机构用SPS 进行新材料的研究与开发,并对其烧结机理与特点进行深入研究与探索,尤其是其快速升温的特点,可作为制备纳米块体材料的有效手段, 因而引起材料学界的特别关注[3～5 ] . 但目前关于SPS 的烧结机理还存在争议,尤其是烧结的中间过程还有待于深入研究,为此,本文将对SPS 技术的合成原理和烧结工艺予以介绍和讨论.目录引言 (2)一、S PS合成技术原理 (4)1、等离子体2、等离子体一般分两类3、等离子体烧结技术(SPS)4、放电等离子烧结优点5、等离子体烧结技术的原理6、等离子体烧结技术的适用范围二、等离子体放电烧结工艺 (7)1、等离子体烧结技术的工艺设备2、等离子体烧结技术的工艺流程3、等离子体烧结工艺参数的控制三、总结与展望 (10)四、参考文献 (11)一、等离子体等离子体是宇宙中物质存在的一种状态，是除固、液、气三态外物质的第四种状态。
所谓等离子体就是指电离程度较高、电离电荷相反、数量相等的气体，通常是由电子、离子、原子或自由基等粒子组成的集合体。
处于等离子体状态的各种物质微粒具有较强的化学活性，在一定的条件下可获得较完全的化学反应。
之所以把等离子体视为物质的又一种基本存在形态，是因为它与固、液、气三态相比无论在组成上还是在性质上均有本质区别。
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实验三放电等离子烧结粉体实验指导书
一、实验目的
通过利用放电等离子烧结样品，使学生系统了解和熟悉放电等离子产生的原理、制备的方式和方法，掌握等放电离子体设备的结构及使用方法，深入地理解所学理论知识，掌握粉体烧结的过程，提高学生的实验应用能力。
二、实验仪器及原料
等离子烧结设备电子天平、WC-Co粉
三、实验原理
放电等离子烧结(SPS)是近年来发展起来的一种新型的快速烧结技术。
由于等离子活化烧结技术融等离子活化、热压、电阻加热为一体，因而具有升温速度快、烧结时间短、晶粒均匀、有利于控制烧结体的细微结构、获得的材料致密度高、性能好等特点。
该技术利用脉冲能、放电脉冲压力和焦耳热产生的瞬时高温场来实现烧结过程，对于实现优质高效、低耗低成本的材料制备具有重要意义，在纳米材料、复合材料等的制备中显示了极大的优越性，现已应用于金属、陶瓷、复合材料以及功能材料的制备。
目前国内外许多大学和科研机构利用SPS进行新材料的研究与开发，并对其烧结机理与特点进行深入研究与探索，尤其是其快速升温的特点，可作为制备纳米块体材料的有效手段，因而引起材料学界的特别关注。
目前使用的SPS系统主要是由3部分组成(图1)：①产生单轴向压力的装置和烧结模，压力
装置可根据烧结材料的不同施加不同的压力；②脉冲电流发生器，用来产生等离子体对材料进行活化处理；③电阻加热设备。
SPS与热压(HP)烧结有相似之处，但加热方式完全不同，它是利用直流脉冲电流直接通电烧结的加压烧结方法，通过调节脉冲直流电的大小控制升温速率和烧结温度。
整个烧结过程可在真空环境下进行，也可在保护气氛中进行，烧结过程中，电流直接通过上下压头和烧结粉体或石墨模具，因此加热系统的热容很小，升温和传热速度快，从而使快速升温烧结成为可能。
SPS系统可用于短时间、低温、高压(500-1000MPa)烧结，也可用于低压(20-30MPa)、高温(1000-2000℃)烧结，因此广泛应用于金属、陶瓷和各种复合材料的烧结，包括一些用通常方法难以烧结的材料，如表面容易生成硬的氧化层的金属钛和铝，用SPS技术可在短时间内烧结到90%-100%致密。
SPS的烧结有两个非常重要的步骤，首先由特殊电源产生的直流脉冲电压，在粉体的空隙产生放电等离子，由放电产生的高能粒子撞击颗粒间的接触部分，使物质产生蒸发作用而起到净化和活化作用，电能贮存在颗粒团的介电层中，介电层发生间歇式快速放电，如图4所示。
图2 放电过程中粉末粒子对的模型
等离子体的产生可以净化金属颗粒表面，提高烧结活性，降低金属原子的扩散自由能，有助于加速原子的扩散。
当脉冲电压达到一定值时，粉体间的绝缘层被击穿而放电，使粉体颗粒产生自发热，进而使其高速升温。
粉体颗粒高速升温后，晶粒间结合处通过扩散迅速冷却，电场的作用因离子高速迁移而高速扩散，通过重复施加开关电压，放电点在压实颗粒间移动而布满整个粉体，使脉冲集中在晶粒结合处是SPS过程的一个特点。
颗粒之间放电时会产生局部高温，在颗粒表面引起蒸发和熔化，在颗粒接触点形成颈部，由于热量立即从发热中心传递到颗粒表面和向四周扩散，颈部快速冷却而使蒸气压低于其他部位。
气相物质凝聚在颈部形成高于普通烧结方法的蒸发-凝固传递是SPS过程的另一个重要特点。
晶粒受脉
冲电流加热和垂直单向压力的作用，体扩散、晶界扩散都得到加强，加速了烧结致密化过程，因此用较低的温度和比较短的时间可得到高质量的烧结体。
等离子烧结的工艺流程如下：
四、实验步骤
1、用电子天平称取适当质量的WC-Co粉，放入模具中，热电偶放入模具测温孔；
2、开总阀门→打开控制电脑→开启控制软件→模具加压，腔体抽真空；
3、首先开启机械泵，缓慢打开阀门，防止喷油，等真空抽到接近10帕，打开罗茨泵抽真空至约10-1帕；
4、设置升温曲线（升温速度最大100℃/min），开启软件记录，执行加热。
5、加热停，等样品温度降直150摄氏度，关真空，首先关闭罗茨泵，然后关闭机械泵，冲气体进入样品腔，控制压力下移样品，拿出样品，注意烫伤。
6、关闭腔体，机械泵抽真空至100帕，关闭机械泵，关闭真空阀门，关控制电脑，关总电源。