放电等离子体烧结技术(SPS)

但是SPS的基础理论目前尚不完全清楚，需要进行大量实践与理论
研究来完善，SPS需要增加设备的多功能性和脉冲电流的容量，以便做 尺寸更大的产品；特别需要发展全自动化的SPS生产系统，以满足复杂
形状、高性能的产品和三维梯度功能材料的生产需要。
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放电等离子烧结（SPS）的应用
等离子体烧结技术的适用范围
由于其独特的烧结机理， SPS 技术具有升温速度快、 烧结温度低、烧结时间短、节能环保等特点，SPS已广 泛应用于纳米材料、梯度功能材料、金属材料、磁性材 料、复合材料、陶瓷等材料的制备。
放电等离子体烧结技术
Spark Plasma Sintering（SPS）
课程：材料合成与制备
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目录
1. 放电等离子烧结（SPS）简介
2. 放电等离子烧结（SPS）的基本原理 3. 放电等离子烧结（SPS）的优缺点
4. 放电等离子烧结（SPS）的应用
ห้องสมุดไป่ตู้
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放电等离子体烧结（SPS）简介
SPS的发展

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放电等离子烧结（SPS）的应用
Materials Letters 123 (2014) 142–144
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谢谢~
放电过程中粉末粒子对的模型
触部位产生自发热。 6
放电等离子烧结（SPS）的优缺点
放电等离子烧结(SPS)技术具有在较低温度下实现快速烧结致密材 料的特点，与传统烧结方法相比，不仅可以节约能源、节省时间、提高
设备效率，而且所得的烧结体晶粒均匀、致密度高、力学性能好，这对
于工业生产和科学研究来说，在节约能源、提高生产效率方面都有极为 重要的意义。
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放电等离子烧结（SPS）的应用
̊ 将1700 ̊C ̊ 下用SPS分别烧结3 min和5 min的样品与常规方法在1500 ̊̊C ̊ 烧结 72 h的样品对比可以看出使用SPS方法得到的样品所用时间更短，致密性更 好。
Materials Letters, Volume 196, 1 June 2017, Pages 403-405
放电等离子烧结具有在加压过程中烧结的特点，脉冲电流产生的等离子体 及烧结过程中的加压有利于降低粉末的烧结温度。同时低电压、高电流的特征， 能使粉末快速烧结致密。
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放电等离子体烧结（SPS）的基本原理
放电等离子体烧结系统示意图
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放电等离子体烧结（SPS）的基本原理
粉末颗粒微区存在电场诱 导的正负极，在脉冲电流作用 下颗粒间发生放电，激发等离 子体，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，在粉末颗粒未接

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放电等离子体烧结（SPS）简介
放电等离子烧结(Spark Plasma Sintering,简称SPS)工艺是将金属等粉末装入
石墨等材质制成的模具内，利用上、下模冲及通电电极将特定烧结电源和压制 压力施加于烧结粉末，经放电活化、热塑变形和冷却完成制取高性能材料的一 种新的粉末冶金烧结技术。

1930年，美国科学家提出利用等离子体脉冲电流烧结原理，直到1965年，脉冲电 流烧结技术才在美、日等国得到应用。日本获得了SPS技术的专利，但当时未能 解决该技术存在的生产效率低等问题，因此SPS技术没有得到推广应用。
SPS技术的推广应用是从上个世纪80年代末期开始的。 1988年日本研制出第一台工业型SPS装置，并在新材料研究领域内推广应用。 由于 SPS技术具有快速、低温、高效率等优点，近几年国内外许多大学和科研机 构都相继配备了SPS烧结系统，应用金属、陶瓷、复合材料及功能材料的制备， 并利用SPS进行新材料的开发和研究。 2000年6月武汉理工大学购置了国内首台SPS装置。 随后上海硅酸盐研究所、清华大学、武汉大学等高校及科研机构也相继引进了 SPS装置，用来进行相关的科学研究。