粉末冶金成型的技術原理

粉末冶金成型在燒結過程中粉末顆粒間通過擴散、再結晶、熔焊、化合、溶解等一系列的物理化學過程，成為具有一定孔隙度的冶金產(chǎn)品。

然后是后期處理。一般情況下，燒結好的制件可直接使用。但對于某些尺寸要求精度高并且有高的硬度、耐磨性的制件還要進行燒結后處理。后處理包括精壓、滾壓、擠壓、淬火、表面淬火、浸油、及熔滲等。

國內(nèi)外SPS的發(fā)展與應用狀況

1988年日本研制出第yi臺工業(yè)型SPS裝置，并在新材料研究領域內(nèi)推廣使用。1990年以后，日本推出了可用于工業(yè)生產(chǎn)的SPS第三代產(chǎn)品，具有10～100t 的燒結壓力和脈沖電流5000～8000A。近又研制出壓力達500t，脈沖電流為25000A的大型SPS裝置。特點粉末冶金具有獨特的化學組成和機械、物理性能，而這些性能是用傳統(tǒng)的熔鑄方法無法獲得的。由于SPS技術具有快速、低溫、gao效率等優(yōu)點，近幾年國外許多大學和科研機構都相繼配備了SPS燒結系統(tǒng)，并利用SPS進行新材料的研究和開發(fā)[3]。1998年瑞典購進SPS燒結系統(tǒng)，對碳化物、氧化物、生物陶瓷等材料進行了較多的研究工作[4]。

國內(nèi)近三年也開展了用SPS技術制備新材料的研究工作[1,3]，引進了數(shù)臺SPS燒結系統(tǒng)，主要用來燒結納米材料和陶瓷材料[5～8]。SPS作為一種材料制備的全新技術，已引起了國內(nèi)外的廣泛重視。

SPS的燒結原理

SPS的燒結原理

3.1等離子體和等離子加工技術[9，10]

SPS是利用放電等離子體進行燒結的。等離子體是物質在高溫或特定激勵下的一種物質狀態(tài)，是除固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)以外，物質的第四種狀態(tài)。等離子體是電離氣體，由大量正負帶電粒子和中性粒子組成，并表現(xiàn)出集體行為的一種準中性氣體。

等離子體是解離的高溫導電氣體，可提供反應活性高的狀態(tài)。

SPS的工藝優(yōu)勢

生產(chǎn)，產(chǎn)品組織細小均勻，能保持原材料的自然狀態(tài)，可以得到高致密度的材料，可以燒結梯度材料以及復雜工件[3，11]。與HP和HIP相比，SPS裝置操作簡單，不需要專門的熟練技術。文獻[11]報道，生產(chǎn)一塊直徑100mm、厚17mm的ZrO2(3Y)/不銹鋼梯度材料（FGM）用的總時間是58min，其中升溫時間28min、保溫時間5min和冷卻時間25min。如果擴大到粉末冶金研究方向，全國各大高校材料學院及研究院所都或多或少有涉及。與HP相比，SPS技術的燒結溫度可降低100～200℃[13]。