放电等离子体烧结技术讲解
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先进的材料加工技术，通过放电等离子体的高温、高能量作用，实现材料的烧结和熔融，从而制备出具有优异性能的复杂形状零件。
这种技术在金属、陶瓷、复合材料等领域都有着广泛的应用。
放电等离子体烧结技术的原理是利用高压电场使气体放电产生等离子体，等离子体在电场的作用下加热材料并使其烧结。
这种烧结方式具有高温、高能量、高速等特点，可以实现材料的快速烧结和熔融，从而大大提高材料的致密性和机械性能。
在金属材料加工中，放电等离子体烧结可以实现对金属粉末的高效烧结，制备出高强度、高硬度的金属零件。
同时，还可以实现对金属表面的改性处理，提高金属的耐磨性和耐腐蚀性。
在陶瓷材料加工中，放电等离子体烧结可以实现对陶瓷粉末的快速烧结，制备出高强度、高韧性的陶瓷制品。
在复合材料加工中，放电等离子体烧结可以实现对复合材料的烧结和熔融，制备出具有优异性能的复合材料制品。
放电等离子体烧结技术具有许多优点，如烧结速度快、烧结温度高、烧结效果好等。
与传统的烧结方法相比，放电等离子体烧结可以大大缩短加工周期，提高生产效率，降低生产成本。
此外，放电等离子体烧结还可以实现对材料的局部加热和局部烧结，实现对复杂形状零件的加工，提高材料的利用率和加工精度。
随着科技的不断进步，放电等离子体烧结技术在材料加工领域的应用将会越来越广泛。
通过不断的研究和创新，放电等离子体烧结技术将会为材料加工领域带来更多的突破和进步，为人类社会的发展做出更大的贡献。
相信在不久的将来，放电等离子体烧结技术将会成为材料加工领域的重要技术，为人类创造出更多的奇迹。
实验九放电等离子体烧结(SPS)
实验九放电等离子体烧结(SPS)一、实验目的１了解放电等离子体烧结（ＳＰＳ）的基本原理；２熟悉放电等离子体烧结的设备。
二、实验原理固相烧结使颗粒产生化合物层或固溶体层，并互相结合在一起。
但无论何种情况，其先决条件是颗粒间必须发生传质，否则颗粒不可能结合，颗粒传质受两种因素影响：(1)颗粒的表面性质；(2)颗粒间近距离原子间作用力。
传统烧结时，颗粒表面具有惰性膜，且颗粒间无主动作用力，因而烧结时间较长。
SPS技术克服了上述缺点，新型的ＳＰＳ设备采用的是ＯＮ－ＯＦＦ直流脉冲电源。
在５０ＨＺ供电电源下，通过适当的变换，输出连续的方形脉冲（脉冲的时间为３.２ms），由于不断地有强脉冲电流加在粉末颗粒上，产生了诸多有利于快速烧结的效应。
1、由于脉冲电流是直接加在样品及模具上，发热快，传热快，因而烧结样品的升温快、时间短；2、样品颗粒间存在极小的间隙时，由于脉冲电压的存在，瞬间产生强电场，击穿间隙产生放电现象。
脉冲放电产生的放电冲击波以及电子、离子在电场中反方向的高速流动，可使粉末吸附的气体逸散，粉末表面的起始氧化膜在一定程度上可以被击穿，使粉末得以净化、活化，有利于样品在较低低温度下烧结；3、带电粒子在电场的作用下快速移动，大大促进了粉末颗粒的原子扩散，其扩散系数比通常热压条件下要大的多，促进了粉末烧结的快速化；综上所述，具有如下烧结特点：(1)烧结温度低（比常规的热压烧结低100℃~200℃）、烧结时间短（一般在10 min左右）、可获得细小、均匀的组织，并能保持原始材料的自然状态；(2)能获得高致密度材料；(3)通过控制烧结组分与工艺,能烧结类似于梯度材料及大型工件等复杂材料。
图1、SPS实验装置图图2、SPS烧结阶段图3、SPS烧结原理图4、原子扩散示意图5、SPS烧结过程放电机理三、仪器与药品仪器：SPS-1050药品：SPS可烧结的样品极多，大致可分以下几大类：作为实验演示，选用药品：Al2O3、SrFe12O19在氧化铝陶瓷基体中生成硬磁铁氧体粒子，通过控制工艺条件使氧化铝与硬磁铁氧体粒子在界面上形成部分固溶的复合材料。
《放电等离子烧结制备MAX-cBN复合材料》
《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，新型复合材料在众多领域中发挥着越来越重要的作用。
其中，MAX-cBN复合材料因其独特的物理和化学性质，如高硬度、高热稳定性、良好的导电性等，在机械制造、电子器件和功能材料等领域得到了广泛的应用。
而放电等离子烧结技术，作为一种新型的制备技术，其制备过程温度梯度小、效率高、可控制性强，成为制备MAX-cBN复合材料的重要手段。
本文将重点研究放电等离子烧结制备MAX-cBN复合材料的工艺过程、性能特点及潜在应用。
二、放电等离子烧结技术概述放电等离子烧结（Spark Plasma Sintering, SPS）是一种新型的快速烧结技术，其利用脉冲电流的能量，在短时间内在颗粒间产生局部高温等离子场，从而快速完成烧结过程。
相比于传统的烧结方法，SPS具有温度梯度小、加热速度快、能量利用效率高和可控性好等优点。
三、MAX-cBN复合材料的制备（一）材料选择与制备流程MAX-cBN复合材料主要由金属相（如MAX相）和陶瓷相（如立方氮化硼，cBN）组成。
首先，选择合适的原料进行混合，通过球磨、干燥等步骤制备出均匀的混合粉末。
然后，采用放电等离子烧结技术进行烧结。
（二）放电等离子烧结过程在放电等离子烧结过程中，通过施加脉冲电流，使粉末颗粒间产生局部高温等离子场。
此时，粉末颗粒迅速加热并完成烧结。
同时，通过控制烧结过程中的电流、压力、温度等参数，可以实现对烧结过程的精确控制。
四、MAX-cBN复合材料的性能特点MAX-cBN复合材料具有优异的力学性能、热性能和电性能。
其硬度高、耐磨性好、热稳定性好，具有良好的导电性和导热性。
此外，其各相之间具有良好的相容性和协同效应，使得材料具有优异的综合性能。
五、潜在应用领域MAX-cBN复合材料因其独特的性能特点，在许多领域具有广泛的应用前景。
如机械制造领域，可应用于制造刀具、模具等；在电子器件领域，可应用于制造高温、高湿、高辐射等恶劣环境下的电子器件；在功能材料领域，可应用于制造传感器、微波器件等。
放电等离子烧结技术详解
放电等离子烧结技术详解[导读]放电等离子烧结(SPS)，又称等离子活化烧结或等离子辅助烧结，是近年发展起来的一种快速、节能、环保的材料制备加工新技术，可广泛用于磁性材料、梯度功能材料、纳米陶瓷、纤维增强陶瓷和金属间复合材料等一系列新型材料的烧结。
一、放电等离子烧结技术的特点SPS的主要特点是利用加热和表面活化实现材料的超快速致密化烧结，其具有升温速度快、烧结时间短、烧结温度低、加热均匀、生产效率高、节约能源等优点，除此之外由于等离子体的活化和快速升温烧结的综合作用，抑制了晶粒的长大，保持了原始颗粒的微观结构，从而在本质上提高了烧结体的性能，并使得最终的产品具有组织细小均匀、能保持原材料的自然状态、致密度高等特点，与热压烧结和热等静压烧结相比，SPS装置操作简单。
二、放电等离子烧结技术的烧结机理SPS是集等离子活化、热压和电阻加热为一体的烧结技术。
对于SPS的烧结机理，一般认为，SPS过程除具有热压烧结的焦耳热和加压造成的塑性变形促进烧结过程外，还在粉末颗粒间产生直流脉冲电压，并有效利用了粉体颗粒间放电产生的表面活化作用和自发热作用，因而产生了SPS过程所特有的有益于烧结的现象。
施加直流开关脉冲电流的作用SPS烧结系统主要由轴向压力装置、水冷冲头电极、真空腔体、气氛控制系统、直流脉冲及冷却水、位移测量、温度测量和安全控制单元等几部分组成；其中最主要的是通-断脉冲电源，通过通-断脉冲电源可以产生放电等离子体、焦耳热、放电冲击压和电场辅助扩散效应。
离子烧结设备结构示意图三、放电等离子烧结技术的应用SPS烧结升温速度快，烧结时间短，既可以用于低温、高压（500~1000MPa），又可以用于低压（20~30MPa）、高温（1000~2000℃）的烧结，因此可广泛的应用于金属、陶瓷和各种复合材料的烧结。
适合SPS制备的材料1、制备纳米材料纳米材料因其具有高强度高塑性而具有广阔的应用前景，如何抑制晶粒的长大是获得纳米材料的关键。
放电等离子烧结技术
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放电等离子体瞬间高温作用，将微米尺寸的粒子连结成块状材料的先进烧结工艺。
该技术可应用于金属、陶瓷和高分子材料的制备，广泛应用于航空航天、汽车工业、电子器件等领域。
原理放电等离子烧结技术主要依靠高能电子束、激光束或电弧产生的等离子体，对粉末进行加热、熔化、溶胶-凝胶相变及凝固等过程。
其主要步骤包括放电等离子体生成、能量传递、粉末加热和冷却固化。
1.放电等离子体生成：通过施加电弧、电子束或激光束，将电能转化为热能，形成高电离度的等离子体。
此过程会产生高温和高压的环境，使粉末表面瞬间熔化。
2.能量传递：放电等离子体中的高能电子、电荷、能量和动量会在粉末中传递。
高能电子的轰击使粉末中的原子、分子发生能级跃迁，从而引发化学反应、电子交换和原子结构的变化。
这些能量和动量的传递是改变粉末性质、形成块状材料的关键。
3.粉末加热：放电等离子体释放的能量使粉末中的粒子加热，粒子间的距离减小，表面融化形成胶体。
同时，粉末中的化学反应使胶体具有一定的粘结力，使粉末颗粒开始结合。
4.冷却固化：当放电停止时，粉末开始冷却。
冷却过程中，胶体迅速凝固，形成粒子间的连接。
这些连接在冷却固化后形成比较牢固的固结区，从而构成块状材料。
优点和应用放电等离子烧结技术具有以下优点：•高效性：放电等离子体的高能量传输和快速冷却固化过程，使得烧结时间大大缩短，提高了生产效率。
•成型性：该技术可实现复杂形状、高密度、均匀结合的材料制备，满足不同行业的需求。
•可控性：通过调整放电参数和粉末性质，可以控制物质的相变过程和烧结结构，达到所需的性能要求。
•应用广泛：放电等离子烧结技术可应用于制备各种材料，包括金属、陶瓷和高分子材料。
在航空航天、汽车工业、电子器件等领域有着广泛应用。
发展趋势放电等离子烧结技术在材料科学和工程领域的研究和应用仍在不断发展。
未来的发展趋势有：1.新材料研究：随着新材料的涌现，放电等离子烧结技术将继续为新材料的研发和制备提供有力的手段。
《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发挥着越来越重要的作用。
其中，MAX-cBN（MAX相与立方氮化硼）复合材料以其独特的物理和化学性质，在高温、高强度、高硬度等应用场景中表现出色。
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，并探讨其制备过程、性能及潜在的应用前景。
二、放电等离子烧结技术概述放电等离子烧结（Spark Plasma Sintering, SPS）是一种新型的固相烧结技术。
其原理是在特定压力和真空或非氧化性气氛条件下，通过通电放电产生等离子体环境，实现快速烧结的目的。
此技术因其独特的高效性、环保性和适用性广泛等优点，已被广泛应用于金属、陶瓷等复合材料的制备中。
三、MAX-cBN复合材料的制备1. 材料选择与配比：选择合适的MAX相和cBN原料，根据所需的性能要求确定其配比。
2. 混合与预处理：将选定的原料进行充分混合，并采用适当的预处理方法如球磨、压制等，以改善原料的颗粒度和分散性。
3. 放电等离子烧结：将预处理后的原料放入SPS设备中，在特定压力和气氛条件下进行烧结。
通过控制烧结温度、时间和压力等参数，实现MAX相与cBN的紧密结合。
四、MAX-cBN复合材料的性能研究1. 微观结构分析：通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）等手段，观察MAX-cBN复合材料的微观结构，分析其相组成和颗粒分布。
2. 力学性能测试：对制备的MAX-cBN复合材料进行硬度、抗弯强度等力学性能测试，评估其性能表现。
3. 热稳定性与化学稳定性分析：通过高温氧化实验、酸碱腐蚀实验等方法，研究MAX-cBN复合材料的热稳定性和化学稳定性。
五、应用前景与展望MAX-cBN复合材料因其独特的物理和化学性质，在高温、高强度、高硬度等应用场景中具有广阔的应用前景。
例如，可应用于航空航天、汽车制造、精密加工等领域。
未来，随着科技的发展和工艺的改进，放电等离子烧结技术将在制备MAX-cBN复合材料中发挥更大的作用，为各领域的应用提供更优质的材料。
赛琅泰克 放电等离子烧结
赛琅泰克放电等离子烧结赛琅泰克（Spark Plasma Sintering，简称SPS）是一种先进的烧结工艺，可用于制备高性能陶瓷、金属和复合材料。
它利用了等离子体效应和放电现象，通过高电流和高压电场的作用，实现了快速、均匀、高效的烧结过程。
本文将详细介绍赛琅泰克的工作原理、优势和应用领域。
一、工作原理赛琅泰克烧结是一种非常特殊的烧结方法，它利用了电热效应和等离子体效应。
首先，需要将待烧结的粉末样品放置在石墨模具中，并施加适当的压力。
然后，通过两个电极施加高压电场，形成强大的电流通过样品。
在电流通过的同时，电极之间会产生放电，形成高温等离子体，从而使样品迅速升温。
最后，在高温和高压的作用下，样品的粒子发生固相扩散和塑性形变，从而实现烧结。
二、优势赛琅泰克烧结相比传统的烧结方法具有许多优势。
首先，由于烧结过程中使用了高温和高压电场，因此可以显著缩短烧结时间，提高烧结效率。
其次，赛琅泰克烧结可以实现样品的快速均匀加热，避免了传统烧结中的温度梯度和热应力问题，从而提高了材料的致密性和力学性能。
此外，由于烧结过程中样品没有接触到气氛，因此可以避免氧化和污染，得到高纯度的材料。
最后，赛琅泰克烧结还具有较低的能耗和环境污染，符合可持续发展的要求。
三、应用领域赛琅泰克烧结在材料科学领域有着广泛的应用。
首先，它可以用于制备高性能的陶瓷材料，如氧化物陶瓷、碳化硅陶瓷和氮化硅陶瓷等。
这些陶瓷材料具有优异的耐热、耐磨和绝缘性能，广泛应用于航空航天、能源和电子等领域。
其次，赛琅泰克烧结还可以用于制备金属材料，如钛合金、镍基高温合金和不锈钢等。
这些金属材料具有高强度、高韧性和良好的耐腐蚀性能，广泛应用于汽车、船舶和医疗器械等领域。
此外，赛琅泰克烧结还可以制备复合材料，如陶瓷基复合材料和金属基复合材料等，用于制备高性能的结构材料和功能材料。
赛琅泰克烧结是一种先进的烧结工艺，通过电热效应和等离子体效应实现材料的快速、均匀、高效烧结。
《放电等离子烧结制备MAX-cBN复合材料》
《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（主要为碳化物、氮化物和硼化物等）复合材料因其独特的物理和化学性质，如高硬度、高强度、良好的热稳定性和化学稳定性等，被广泛应用于机械制造、电子封装、航空航天等领域。
制备MAX-cBN复合材料的方法多种多样，其中放电等离子烧结技术以其高效、低能耗、易控制等优点受到广泛关注。
本文旨在研究放电等离子烧结制备MAX-cBN复合材料的工艺及其性能。
二、放电等离子烧结技术概述放电等离子烧结（SPS）技术是一种新型的固相烧结技术，其基本原理是在烧结过程中，利用脉冲直流电场产生的等离子体放电，对粉末颗粒进行均匀加热，实现快速烧结。
该技术具有烧结温度低、烧结时间短、颗粒分布均匀等优点。
三、MAX-cBN复合材料的制备在制备MAX-cBN复合材料时，我们采用了放电等离子烧结技术。
首先，将MAX相和cBN粉末按一定比例混合，并进行球磨，使各组分分布均匀。
然后，将混合粉末放入模具中，进行放电等离子烧结。
在烧结过程中，我们控制电流、电压和时间等参数，以保证获得良好的烧结效果。
四、MAX-cBN复合材料的性能研究通过放电等离子烧结制备的MAX-cBN复合材料具有优异的性能。
首先，其硬度高，耐磨性好，适用于机械制造和电子封装等领域。
其次，该复合材料具有良好的热稳定性和化学稳定性，能够在高温和恶劣环境下保持稳定的性能。
此外，我们还研究了该复合材料的力学性能和电学性能，发现其具有较高的强度和良好的导电性。
五、结论本文研究了放电等离子烧结制备MAX-cBN复合材料的工艺及其性能。
通过实验发现，采用放电等离子烧结技术可以成功制备出具有优异性能的MAX-cBN复合材料。
该材料具有高硬度、高强度、良好的热稳定性和化学稳定性以及良好的导电性等特点，使其在机械制造、电子封装、航空航天等领域具有广泛的应用前景。
此外，我们还发现，通过控制烧结过程中的电流、电压和时间等参数，可以有效地调控MAX-cBN复合材料的微观结构和性能。
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材料合成与制备
ngmuir又进一步对低压气体放电形成的发光区，即阳
光柱深入研究，发现其中电子和正离子的电荷密度差不多 相等，是电中性的，电子、离子基团作与其能量状态对应 的振动。他在其发表的论文中，首次称这种阳光柱的状态 为“等离子体”。
等离子体特效图
材料合成与制备
1930年，美国科学家提出利用等离子体脉冲电流烧结原理，但
在低压下产生，压力小于 1.33×104Pa 时，气体被撞击的几率减少，气体吸 收电子的能量减少，造成电子温度和 气体温度分离，电子温度比较高 （ 104K ） 而 气 体 的 温 度 相 对 比 较 低 （ 102~103K ），即电子与气体处于非 平衡状态。气体压力越小，电子和气 体的温差就越大。
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 脉冲电流，其优良的烧 结特性，大大促进了新材料的开发。
1996年，日本组织了产学官联合的 SPS研讨会，并每年召开一
次。
材料合成与制备
由于SPS技术具有快速、低温、高效率等优点，近几年国
随后上海硅酸盐研究所、清华大学、北京工业大学和武汉大学
SPS 作为一种材料制备的全新技术，已引起了国内外的广泛重
材料合成与制备
9.2 SPS合成技术原理
9.2.1
等离子体烧结技术的概念
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。
材料合成与制备
图
9.2
放 电 等 离 子 体 形 成 的 机 理 示 意 图
材料合成与制备
目前一般认为： SPS过程除具有热压烧结的焦耳热和加压
造成的塑性变形促进烧结过程外，还在粉末颗粒间产生直 流脉冲电压，并有效利用了粉体颗粒间放电产生的自发热
作用，因而产生了一些SPS过程特有的现象 。
材料合成与制备
材料合成与制备
放电 直流放电 低频放电 高频放电 微波放电 感应放电 真空紫外光
宇宙天体 上层大气
等离子体
放射线 放射线同位素 X射线 粒子加速器 反应堆 场致电离
辉光下游的利用
激光 燃烧 冲击波
图9.1 等离子体的主要产生途径
材料合成与制备
等离子体烧结技术(SPS) 放电等离子烧结（ Spark Plasma Sintering ）简称 SPS，是近年来发展起来的一种新型的快速烧结技术。 该技术是在粉末颗粒间直接通入脉冲电流进行加热烧 结 ， 因 此 有 时 也 被 称 为 等 离 子 活 化 烧 结 (Plasma Activated Sinteriny,PAS)或等离子体辅助烧结（Plasma Assister Sinteriny,PAS）。
是直到 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。
纳米材料 传统的热压烧结、热等静压等方法制备纳米材料，很 难保证晶粒的纳米尺寸，又达到完全致密的要求。利用 SPS 技术，因其加热迅速，合成时间短，可明显抑制晶粒 粗化。利用 SPS 技术，因其加热迅速，合成时间短，可明 显抑制晶粒粗化。
利用SPS能快速降温这一特点来控制烧结过程的反应历 程，避免一些不必要的反应发生，这就可能使粉末中的缺 陷和亚结构在烧结后的块体材料中得以保留，在更广泛的 意义上说，这一点有利于合成介稳材料，特别有利于制备 纳米材料。
材料合成与制备
9.2.2
等离子体烧结技术的原理
SPS 烧结机理目前还没有达成较为统一的认识，其烧结 的中间过程还有待于进一步研究。 SPS 的制造商 Sumitomo 公司的M.Tokita最早提出放电等离子烧结的观点，他认为： 粉末颗粒微区还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。
（a）温度分布
（b）热流分布
图9.4 非导电材料(Al2O3)SPS烧结时计算的温度分布和热流分布
材料合成与制备
可以看出，非导电粉
体在径向方向上存在大
的温度梯度，这必将导 致烧结体形成不均匀的
化学组分和微观结构。
电流的分布和辐射热损
图9.5 非导电（Al2O3）和导电（Cu） 材料计算的径向温度分布
材料合成与制备
我国近几年也开展了利用SPS技术制备新材料的研究工作，引
进了数台SPS烧结系统，主要用于纳米材料和陶瓷材料的烧结 合成。 最早在 1979 年，我国钢铁研究总院自主研发制造了国内第一 台电火花烧结机，用以批量生产金属陶瓷模具，产生了良好 的社会经济效益。 2000年6月武汉理工大学购置了国内首台 SPS装置（日本住友石 炭矿业株式会社生产，SPS-1050）。 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。 视。
材料合成与制备
放电等离子烧结优点 放电等离子烧结由于强脉冲电流加在粉末颗粒间， 因此可产生诸多有利于快速烧结的效应。其相比常规 烧结技术有以下优点： 烧结速度快；
改进陶瓷显微结构和提高材料的性能
材料合成与制备
放电等离子烧结融等离子活化、热压、电阻加热为 一体，升温速度快、烧结时间短、烧结温度低、晶粒均 匀、有利于控制烧结体的细微结构、获得材料的致密度 高，并且有着操作简单、再现性高、安全可靠、节省空 间、节省能源及成本低等优点。
不同的烧结机理，导电粉体中存在焦耳热效应和脉冲放电效
应，而非导电粉体的烧结，主要源于模具的热传导。
材料合成与制备
放电等离子烧结的中间过程和现象十分复杂，许多科 学 家 们 对 SPS 的 烧 结 过 程 建 立 了 模 型 。 U.AnselmiTamburini 等对 SPS 过程中的电流和温度的分布进行了模 拟，认为温度的分布和电流的分布紧密相关。
材料合成与制备
需要说明的是，并非任何电离气体都是等离子体。只要当
电离度大到一定程度，使带电粒子密度达到所产生的空间 电荷足以限制其自身运动时，体系的性质才会从量变到质 变，这样的“电离气体”才算转变成等离子体。
否则，体系中虽有少数粒子电离，仍不过是互不相关的各
部分的简单加和，而不具备作为物质的第四态的典型性和 特征，仍属于气态。
有效加热 塑性变形提高 短时烧结 高密度能量供应 放电点弥散运动 晶内快速冷却 晶内快速冷却 低温、短时烧结
材料合成与制备
短时均匀烧结
烧结非晶材料
烧结纳米材料
第一，由于脉冲放电产生的放电冲击波以及电子、离子在电场 中反方向的高速流动，可使粉末吸附的气体逸散，粉末表面的 起始氧化膜在一定程度上被击穿，使粉末得以净化、活化； 第二，由于脉冲是瞬间、断续、高频率发生，在粉末颗粒未接 触部位产生的放电热，以及粉末颗粒接触部位产生的焦耳热， 都大大促进了粉末颗粒原子的扩散，其扩散系数比通常热压条 件下的要大得多，从而达到粉末烧结的快速化; 第三，ON- OFF快速脉冲的加入，使粉末内的放电部位及焦耳 发热部件，都会快速移动，使粉末的烧结能够均匀化。使脉冲 集中在晶粒结合处是SPS过程的一个特点。
材料合成与制备
等离子体一般分两类
第一类是高温等离子体或称热等离子体（亦称高压平衡等离子体）
第二类是低温等离子体（亦称冷等离子体）
此类等离子体中，粒子的 激发或是电离主要是通过 碰撞实现，当压力大于 1.33×104Pa 时，由于气体 密度较大，电子撞击气体 分子，电子的能量被气体 吸收，电子温度和气体温 度几乎相等，即处于热力 学平衡状态。
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。
1998年瑞典购进 SPS烧结系统，对碳化物、氧化物、生物
陶瓷登材料进行了较多的研究工作。
目前全世界共有SPS装置100多台。如日本东北大学、大阪
大学、美国加利福尼亚大学、瑞典斯德哥尔摩大学、新加 坡南洋理工大学等大学及科研机构相继购置了SPS系统。
材料合成与制备
电磁材料 采用 SPS 技术还可以制作 SiGe ， PbTe ， BiTe ， FeSi ， CoSb3 等体系的热电转化元件，以及广泛用于电子领域的 各种功能材料，如超导材料、磁性材料、靶材、介电材料、 贮氢材料、形状记忆材料、固体电池材料、光学材料等。
材料合成与制备
SPS 过程中，颗粒之间放电时，会瞬时产生高达几千 度至 1 万度的局部高温，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汽压低于其他 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。
材料合成与制备
梯度功能材料Biblioteka 梯度功能材料 (FGM) 是一种组成在某个方向上梯度分布 的复合材料，各层的烧结温度不同，利用传统的烧结方法难 以一次烧成。利用CVD ,PVD等方法制备梯度材料，成本很高， 也很难实现工业化生产。通过 SPS 技术可以很好地克服这一 难点。
SPS 可以制造陶瓷 / 金属、聚合物 / 金属以及其他耐热梯 度、耐磨梯度、硬度梯度、导电梯度、孔隙度梯度等材料。 梯度层可到10多层，实现烧结温度的梯度分布。
材料合成与制备
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。 SPS 过程可 以看作是颗粒放电、导电加热和加压综合作用的结果。 S. W. Wang 和 L. D.Chen 等人分别对导电 Cu 粉和非导电 Al2O3 粉进行 SPS烧结研究，认为导电材料和非导电材料存在