放电等离子烧结的机理与应用李崴20080403B013 海南大学材料与化工学院摘要：放电等离子体烧结（SPS）一种用于材料烧结致密化的新技术，作为一种快速烧结方式，近年来被广泛研究与应用。
本文针对SPS的发展概况，工作机理以及研究应用进行了简单介绍。
关键词：放电等离子烧结，发展，机理，应用0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。
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。
本文将对SPS技术有关的机理和部分应用予以介绍和讨论。
1.SPS的发展概况放电等离子烧结技术，20世纪30年代美国科学家就提出了脉冲电流烧结原理。
1965年，脉冲电流烧结技术在美、日等国得到应用。
1968年该技术被称为电火花烧结技术日本获得了专利，但未能解决该技术存在的生产效率低等问题，并没有得到推广应用。
1979年我国钢铁研究总院高一平等自主开发研制了国内第一台电火花烧结机，用以批量生产金属陶瓷模具，产生了显著的社会经济效益，并出版了《电火花烧结技术》一书。
1988年日本研制出第一台工业型SPS装置，并推广应用于新材料研究领域。
1990年以后，日本推出了可用于工业生产的SPS 第三代产品，具有10-100t的烧结压力和5000-8000A的脉冲电流。
1998年瑞典购进SPS烧结系统，对碳化物、氧化物、生物陶瓷等材料进行了较多的研究工作。
《SPS烧结AlN-MgO-La2O3复合掺杂多晶Si3N4透明陶瓷》篇一SPS烧结AlN-MgO-La2O3复合掺杂多晶Si3N4透明陶瓷一、引言近年来，透明陶瓷的制备技术在各种工业应用领域取得了重要突破，尤其是Si3N4（硅氮化物）透明陶瓷。
多晶Si3N4透明陶瓷因其高硬度、高强度、良好的热稳定性和光学性能，被广泛应用于机械、电子、光学等多个领域。
本论文着重探讨了采用SPS（脉冲电流烧结）技术，结合AlN（氮化铝）、MgO（氧化镁）和La2O3（氧化镧）复合掺杂的多晶Si3N4透明陶瓷的制备及其高质量研究。
二、复合掺杂Si3N4透明陶瓷的制备方法SPS烧结技术因其高温高压的特点，能够有效降低材料的烧结温度和时间，从而实现材料的致密化和提高其性能。
本研究采用SPS烧结技术，结合AlN/MgO/La2O3复合掺杂的Si3N4粉末作为原料，进行烧结。
首先将各种原材料按比例混合，然后在高能电场中进行压制烧结，获得所需的陶瓷材料。
三、复合掺杂的作用和影响1. AlN的作用：AlN在烧结过程中可以作为助剂，有助于提高烧结速率和材料致密化程度。
此外，AlN可以优化材料的光学性能，增强材料的透明度。
2. MgO的作用：MgO的引入可以改善材料的显微结构，提高材料的机械强度和硬度。
同时，MgO还能提高材料的热稳定性。
3. La2O3的作用：La2O3作为一种稀土氧化物，可以细化晶粒，提高材料的韧性。
此外，La2O3还可以改善材料的光学性能，如增强材料的光泽度和色彩饱和度。
四、实验结果与分析经过SPS烧结后的复合掺杂多晶Si3N4透明陶瓷，具有优异的性能。
从微观结构上看，晶粒大小均匀，结构致密。
在光学性能上，材料表现出良好的透明性、光泽度和色彩饱和度。
此外，该材料还具有高硬度、高强度和良好的热稳定性等特点。
五、结论本研究采用SPS烧结技术成功制备了AlN/MgO/La2O3复合掺杂多晶Si3N4透明陶瓷，其优良的性能表现使得该材料在机械、电子、光学等多个领域具有广泛的应用前景。
万方数据张毓隽等：ＳＰＳ工艺对铜，金刚石复合材料性能的影响２８Ｎｏ。
．１ｎ冲电流通过粉末颗粒时瞬间产生的放电等离子体，使烧结体内部各个颗粒均匀地自身产生焦耳热，并使颗粒表面活化进而烧结成形的一种方法。
这种放电直接加热法热效率极高，放电点的弥散分布能够实现均匀加热，因而容易制备出均质、致密和高质量的烧结体１８母】。
国内外已经有不少研究者将其应用在制备复合材料上【ｌ啪ｌｌ】，并取得了很好的效果。
由于铜／金刚石材料是一种新型的复合材料，国内外对其研究还处于起步阶段，而且现在大多数的国外制备工艺都是高温高压法或是熔渗法，而国内的北京科技大学和有色院等【Ｉ２ｌ单位刚刚开始对其进行了探索性研究，对于ＳＰＳ制备铜／金刚石材料来说，还没有一条成熟的工艺。
笔者利用烧结温度、保温时间和烧结压强这三个ＳＰＳ中主要的工艺参数对复合材料相对密度和热导率的影响，来优化其烧结工艺，制备出热导率和相对密度均较高的铜／金刚石复合材料。
１实验所用原材料为：市售ＭＢＤ８镀钛金刚石（钛与金刚石质量比为ｈｌ０００），粒度１００“ｍ，市售纯度为９９．６％的铜粉，粒度约为２０Ｉ．ｔｍ。
图１为镀钛金刚石粉末表面的ＳＥＭ照片。
陶１镀铁盒川白的ＳＥＭ照片Ｆｉｇ．１ＳＥＭｍｉｃｒｏｇｒａｐｈｏｆｔｈｅｔｉｔａｎｉｕｍｃｏａｔｅｄｄｉａｍｏｎｄ实验方法为：将金刚石和铜的粉末按体积分数６０％混合均匀，送入ＳＰＳ烧结炉（日本住友ＤｒＳｉｎｔｅｒ＠ＳＰＳ—１０５０）中进行烧结，真空度为４—５Ｐａ，升温速度为１．５℃·ｓ＿１，通过改变烧结温度、保温时间和压强等参数来考察复合材料相对密度和热导率的变化。
得到的样品采用排水法测其密度，用ＬＥ０１４５０型扫描电镜（ＳＥＭ）进行组织观察。
采用激光闪烁法（仪器趔号为耐驰ＬＦＡ４２７）测定该复合材料的热传导系数，按公式（１）计算热导率Ａ：／ｔ＝ＤｒＣ（１）式中：Ｄ为实验测得的热传导系数：ｒ为复合材料的密度，可由排水法测得；Ｃ为该复合材料的热容，可按混合法则公式（２）得到：ｃｃ＝ＣｃｕＶｃｕ＋Ｃｔ）ｉａＶｏｉａ（２）式中：Ｃｃ，ｃＣ。
