1、等離子體活化燒結技術簡介及其應用1、前言燒結是粉末冶金及陶瓷生產過程中最根本的工序之一，也是最終一道及其重要的工序，對最終產品的性能起著打算性作用。所謂燒結，就是把從而使粉末顆粒相互結合起來，改善其性能的一種過程。燒結是高溫作用，一般要經過較長的時間，還要有適當的保護氣氛。因此，從經濟角度考慮，燒結工序的消耗是構成產品本錢的重要局部，改進操作與燒結設備，削減物質與能量的消耗，如降低燒結溫度、縮短燒結時間等，在經濟上的意義是很大的。目前所承受的燒結方法雖然很多，但均有缺乏之處。熱壓法和熱等靜 壓法雖承受了壓力但燒結過程中對樣品的活化程度(即動力學過程)尚需進一步提高，而微波燒結法和等離子體燒結法

2、在活化方面作了改進，縮短了 燒結時間，抑制了材料顆粒的長大，但燒結過程中仍缺乏對樣品施加壓力，而溫度等試驗條件難以把握特別是微波燒結過程中簡潔造成熱失控效應 , 對燒結樣品產生不均勻的加熱 ,從而影響了燒結產品的各種性能因而在材料處理中，尚需一種能改善上述燒結缺點的方法1。等離子體活化燒結是一種比較抱負的燒結方法。1997 年，彭金輝教授為負責人的課題組擔當了云南省自然科學基金重點資助課題“等離子體活化燒結過程的機理與應用”的爭辯。本文以他們的爭辯為根底簡要介紹等離子體活化燒結的方法。2、等離子體活化燒結簡介等離子體活化燒結(Plasma Activated Sintering ,簡稱 PAS

3、法)是進展起來的用于材料合成和加工的一項技術1末顆粒間或空隙內產生瞬間的高溫等離子體，而等離子體是一種高溫、高400010000K 能快速消退粉末顆粒外表吸附的雜質和氣體，促使物質產生高速度的集中和遷移，從而有效地降低燒結溫度，促使燒結過程加快，即能在較低溫度下和較短時間內實現固結。與自蔓燃高溫合成和微波燒結相像，它是利用在粉末內部產生的熱量而實現快速燒結的方法。等離子體活化燒結與熱壓法、熱等靜壓法、無壓常規燒結法相比，具有很多優點，如操作便利、可準確把握燒結能、燒結,等離子體活化燒結法在梯度功能材料、金屬間化合物、 微晶材料、 纖維強化材料、 超導材料、 硬質合金等的制備中得到了廣泛應用。而

4、上述材料用常規燒結法是難以制備的。PAS1 同軸向壓力，促進燒結的動力學過程；脈沖電源一方面在顆粒間產生等離子體，活化顆粒外表，降低燒結溫度，另一方面對樣品施加直流電以產生足夠的焦耳熱，實現樣品固化；測溫系統用于檢測燒結溫度并加以準確地把握；冷卻系統用于冷卻壓頭，避開壓頭溫度過高而變形損壞。圖1PAS法試驗裝置示意圖PAS技術作為一種穎而有效的快速燒結技術 ,已應用于多種材料的研制和開發中，但其燒結機理目前還沒有達成統一生疏 1 。一般認為 PAS 技術的關鍵在于利用粉末顆粒間的間隙所產生的微放電粉體更加簡潔產生塑性變形，從而到達良好的燒結效果。3、等離子體活化燒結技術的應用Cu將 Cu 粉裝

5、入燒結模中，先用等離子體進展活化，工藝參數為: 250 A ,40 ms ,60 ms ,脈沖時間5 s ,800 15 s，5MPa，在活化燒結后，99. 6 %。Cu Cu 粉預先氧化，分為兩組，進展活化和燒1。表1含氧量的變化脫去金屬外表的氧化膜。納米級ZrO2納米級 ZrO2 通過微波等離子體合成方法合成，所用的微波頻率0.915 GHz ,微波波導為 TE01型，化學反響為:ZrDl4O ZrO22Cl2納米級 ZrO2 由德國卡爾斯魯厄爭辯中心合成供給。原始 ZrO2 的38 nm ,ZrO2 (4 mol %Y2O3)粉末裝入700 A 通時間 45 ms，斷路時間 30ms 6

6、0 s成型壓力30MPa1 3001 400 2 所示。AlN表2相對密度與維氏硬度之間的關系在 AlN 燒結過程中，有限的共價化合物的原子遷移造成低溫下AlN 難以完全固化( 1073K)又消滅 AlN 的結中，純 AlN 陶瓷在 2022K 下燒結 30h ,其最高相對理論密度為95AlN20732223K97%99AlN顆粒尺寸比純 AlN 燒結后的尺寸小。如 AlN 摻入適當氧化釔，在2223K3h973m。承受微波燒結摻入氧化釔的 AlN，又進一步縮短了燒結時間(小于 75 min)和減 化燒結純 AlN2022K5min100而最小尺寸僅為 0.77 m，并且產品具有很高的硬度,其維氏硬度達8188 MPa。4、結論PAS燒結強度、燒結時間、產品性能等)，是一種值得關注的型燒結方法。從上述介紹可以看出，PAS 法具有以下特點:而且承受開關直流脈沖電壓使顆