等离子发生器阴极用Ag基复合材料的SPS制备

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放电等离子烧结（sps）技术制备lablt;,6gt;多晶纳米块体阴极材料的研究

北京工业大学硕士学位论文放电等离子烧结（SPS）技术制备LaB<,6>多晶纳米块体阴极材料的研究姓名：***申请学位级别：硕士专业：材料学指导教师：***20070601第１章绪论ｓＪ￡￡日－ｅＩ暑ｈｔＰ盯ｃｅｎｔＬａｎｔｈａｎｕｍ１．２．１ＬａＢ６的晶体结构图卜１Ｌａ—Ｂ二元相图Ｆｉｇ．卜１Ｐ｝ｌａｓｅｄｉａｇｒａｍｏｆＬａ－Ｂ图１－２ＬａＢ６的晶体结构示意图Ｆｉｇ．１－２Ｔｈｅｃｒｙｓｔａｌｓｔｎｌｃｔｒｍ．ｅｏｆＬａＢ６ＬａＢ６属简单立方晶系，由Ｌａ原子构成简单立方晶格，６个Ｂ原子组成的八面体占据着简单立方格子的中心，八面体又以顶点互相连接。

每个硼原子与五个硼原子相邻，四个在自身所在的八面体内，另一个位于立方体主轴之一的方向上，因此给出了配位数为５的同极晶格结构，见图卜２【４】。

这种结构使其具有各向同性的第２章实验原理及方法法，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、高质量的烧结体。

ＳＰＳ烧结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。

除加热和加压这两个促进烧结的因素外，在ＳＰＳ技术中，颗粒间的有效放电可产生局部高温，可以使表面局部熔化、表面物质剥落；高温等离子的溅射和放电冲击清除了粉末颗粒表面杂质（如去除表层氧化物等）和吸附的气体吲。

电场的作用是加快扩散过程，图２＿４为烧结过程中颗粒之间的扩散示意图。

ＳＰＳ系统的工艺优势有以下几点：加热均匀，升温速度快，烧结温度低，烧结时间短，生产效率高，产品组织细小均匀，能保持原材料的自然状态，可以得到高致密度的材料，这些优点都非常利于制备纳米块体材料。

图２—３ＳＰｓ烧结原理示意图Ｆ培２－３ｎｌｕｓｎｍｉｏｎｏｆｔｈ∞ＩｙｏｆｓＰｓ图２－４扩散示意图Ｆｊ晷２．４ＩⅡｕｓ眦ｉ蚰ｏｆ叫ｉｃｌｅｄｉ缸ｉ∞（２）实验装置系统本实验使用日本住友公司制造放电等离子烧结系统（ｓｐａｒｋＰ１ａｓｍ北京一ｒ业大学工学硕十学位论文Ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ，ＳＰＳ），烧结ＬａＢ６纳米块体，仪器型号为ＳＰＳ一３．２一Ｍｖ。

《2024年放电等离子烧结制备立方氮化硼-钛-铝复合材料》范文

《放电等离子烧结制备立方氮化硼-钛-铝复合材料》篇一放电等离子烧结制备立方氮化硼-钛-铝复合材料一、引言随着科技的进步和工业的快速发展，复合材料因其独特的物理和化学性质，在众多领域中得到了广泛的应用。

立方氮化硼（c-BN）、钛（Ti）和铝（Al）作为各自领域内的优秀材料，其复合材料具有更优异的性能。

本文将详细介绍放电等离子烧结（SPS）技术在制备立方氮化硼/钛/铝复合材料中的应用，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（SPS）技术是一种新型的烧结技术，其基本原理是利用脉冲直流电场在粉末颗粒间产生放电现象，从而在烧结过程中产生等离子体，使粉末颗粒在短时间内达到较高的温度和压力，从而实现快速烧结。

SPS技术具有烧结温度低、时间短、制备过程简单等优点，被广泛应用于制备各种复合材料。

三、立方氮化硼/钛/铝复合材料的制备1. 材料选择与配比本实验选用高纯度的立方氮化硼、钛粉和铝粉作为原料，根据所需性能的配比进行混合。

2. 制备过程首先，将原料粉末混合均匀，然后放入SPS烧结炉中。

在一定的温度和压力下，通过SPS技术进行烧结。

烧结过程中，利用脉冲直流电场产生放电现象，使粉末颗粒间产生等离子体，从而实现快速烧结。

3. 工艺参数优化通过调整烧结温度、压力、电流等参数，优化制备工艺，得到性能优异的立方氮化硼/钛/铝复合材料。

四、立方氮化硼/钛/铝复合材料的性能经过SPS技术制备的立方氮化硼/钛/铝复合材料具有以下优异性能：1. 高硬度：由于立方氮化硼的加入，复合材料具有较高的硬度，可应用于耐磨、耐压等场合。

2. 良好的导电性：钛和铝的加入使复合材料具有良好的导电性能，可应用于导电材料、电磁屏蔽等领域。

3. 优良的力学性能：复合材料具有较高的强度和韧性，可满足各种工程应用的需求。

五、应用前景立方氮化硼/钛/铝复合材料具有广泛的应用前景。

在机械制造、航空航天、电子信息等领域，可应用于制造耐磨零件、电磁屏蔽材料、导电材料等。

烧结温度对SPS制备Ag／La2O3触点材料的影响

构及力学性能的影响。结果表明：用ＳＳ技术制备ＡｇＬ２触点材料的工艺中，结温度对材料的致密采Ｐ／ａ０３烧度有着显著的影响，０１烧结体的致密度最大，到了９．％，试样的抗弯强度最高，为４０ａ塑性５０２达７２且约５ＭＰ；断裂是其主要断裂方式，不同烧结温度的烧结过程中没有新相出现，ａ０颗粒在银基体中均匀弥散分布。在Ｌ２３
ｓｒｎｔｔ５０ｉａｏｔ４０ｔｅｇｈａ０ ℃ ｓｂｕ５ＭＰａｗｈｃｓｔｅｈｇｅｔｕｄｒｄｆｅｅｔｓｎｅｉｇｔｍｐｒｔｒ．Ｔｈｉｙｅｏｉｈｉｈｉｈｎｅｉｒｎｉｔｒｎｅｅａｕｅｓｓｅｍａｎｔｐｆ
批注本地保存成功开通会员云端第２卷第６期５
２００７年１２月
粉末冶金技术
ＰｏｅｅａｌｇＴｅｈｎｏｏｙｗｄｒＭｔｌｕｒｙｃｌｇ
Ｖｏ．５１２．Ｎｏ６．
Ｄｅ２７ｃ．００
（ｃｏｌｆｔｒｌＳｉｃｄＥｇ￣ｒｇＵｉｒｔｆｃｎｅｄＴｃｎｌｙＢｉｇＢｉｇ１０８，ｈａＳｈｏｏＭａ／ｓｃｎｅｎｎｉｉ，ｎｖｓｙｏＳｉｃａｅａｅａｎｎｅｉｅｎｅｈｏｇｅｉ，ｅｉ００３Ｃｉ）ｏｊｎｊｎｎＡｓｒｃ：４／ａ０ｏｔｔｍａｅｉｓｗｒｒｐｒｄｂｐｋｐｓｉｔｉ（Ｐ）．ＩｆｅｃｓｏｉｔｉｇｂｔｔＡ￣Ｌ２３ｃｎａｔａｅｅｐｅａｅｙｓａｌｍａｓｅｎＳＳａｃｒｌｒａｎｒｇｎｕｎｅｆｓｅｎｌｎｒ

放电等离子烧结(sps)

SPS放电等离子烧结（Spark Plasma Sintering，简称SPS）是制备功能材料的一种全新技术，它具有升温速度快、烧结时间短、组织结构可控、节能环保等鲜明特点，可用来制备金属材料、陶瓷材料、复合材料，也可用来制备纳米块体材料、非晶块体材料、梯度材料等。

1 前言随着高新技术产业的发展，新型材料特别是新型功能材料的种类和需求量不断增加，材料新的功能呼唤新的制备技术。

放电等离子烧结（Spark Plasma Sintering，简称SPS）是制备功能材料的一种全新技术，它具有升温速度快、烧结时间短、组织结构可控、节能环保等鲜明特点，可用来制备金属材料、陶瓷材料、复合材料，也可用来制备纳米块体材料、非晶块体材料、梯度材料等。

2 国内外SPS的发展与应用状况SPS技术是在粉末颗粒间直接通入脉冲电流进行加热烧结，因此在有的文献上也被称为等离子活化烧结或等离子辅助烧结（plasmaactivatedsintering-PAS或plasma-assistedsintering-PAS）[1,2]。

早在1930年，美国科学家就提出了脉冲电流烧结原理，但是直到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。

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使用。

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 的烧结压力和脉冲电流5000～8000A。

最近又研制出压力达500t，脉冲电流为25000A的大型SPS装置。

由于SPS技术具有快速、低温、高效率等优点，近几年国外许多大学和科研机构都相继配备了SPS烧结系统，并利用SPS进行新材料的研究和开发[3]。

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[4]。

放电等离子烧结制备陶瓷基超硬复合材料及其性能研究

放电等离子烧结制备陶瓷基超硬复合材料及其性能研究为了解决高温高压条件下聚晶超硬复合材料制备过程中,样品尺寸及形状受高压腔体限制、生产成本高、烧结工艺条件复杂的问题,本文提出采用放电等离子烧结(简称SPS)系统来制备聚晶超硬复合材料。

SPS系统的低温快速烧结可以有效地抑制高温下金刚石的石墨化以及立方氮化硼(cBN)的向六方氮化硼(hBN)的转化。

同时,本研究选择添加与石墨或者hBN具有强反应活性的元素组分,并与高温转化的石墨或hBN进行反应而生成新的硬质相,将其完全吸收,最终获得无石墨相或者hBN相残留的由新生成的硬质相化学键合的陶瓷基聚晶超硬复合材料。

向金刚石原料中添加与碳发生反应生成硬质相的活性元素Si、Ti,实现添加组分与金刚石的化学键合,在提高复合材料致密度的同时,增强了结合剂对金刚石颗粒强有力的把持作用。

当Si为20 wt.%、Ti为30 wt.%、金刚石为50 wt.%时,聚晶金刚石复合材料的致密度、抗折强度、显微硬度最优。

在此配方下,当烧结温度低于1600°C 时,Si/Ti结合剂不易熔化,组元颗粒得不到有效活化,无法与金刚石发生完全充分的反应及化学键合,结合剂对金刚石颗粒的把持力较低。

当烧结温度达到1650°C时,复合材料的致密度达到99.36%,抗折强度达到448.5 MPa,显微硬度达到29.7 GPa的最高值。

此时,样品的综合机械性能最佳,样品中无石墨相及Si、Ti单质相残留,而是以SiC、TiC硬质相结合构成陶瓷基PCD复合材料。

当烧结温度达到1700°C时,PCD复合材料中出现石墨相残留。

在聚晶cBN 复合材料的SPS烧结制备过程中,选择添加与hBN具有强反应活性的Al/Ti结合剂。

研究结果表明,当Al为10 wt.%,Ti为35 wt.%,cBN为55 wt.%时,烧结制备的聚晶cBN复合材料的致密度、抗折强度、显微硬度达到最优。

在此配方下,当烧结温度低于1300?C时,由于烧结温度太低,Al/Ti结合剂与BN反应不够充分,所生成的硬质相基体对cBN颗粒的包裹不够紧密,把持力不够。

《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，新型复合材料在众多领域展现出独特的优势和潜力，尤其是在制造工业中，对材料的高效性能和高精度的需求不断提高。

本文介绍了一种通过放电等离子烧结（Spark Plasma Sintering，简称SPS）技术制备MAX-cBN（Max相与立方氮化硼）复合材料的方法。

该技术以其独特的优势，如快速烧结、高致密度、低能耗等，在制备高性能复合材料中展现出广阔的应用前景。

二、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脉冲电流产生的热量来加热和烧结材料的工艺。

其原理是利用等离子放电的瞬间高温，实现材料的高效、快速烧结。

SPS技术的主要特点包括：1. 烧结速度快：能够在短时间内完成烧结过程，降低能耗。

2. 致密度高：可以获得高致密度的烧结体，提高材料的性能。

3. 适用范围广：适用于各种材料体系，包括金属、陶瓷、复合材料等。

三、MAX-cBN复合材料的制备MAX-cBN复合材料由MAX相和立方氮化硼（cBN）组成，具有优异的力学性能和高温稳定性。

本实验通过放电等离子烧结技术制备MAX-cBN复合材料的过程如下：1. 材料选择与预处理：选择合适的MAX相和cBN粉末作为原料，并进行预处理，如干燥、研磨等。

2. 混合与成型：将预处理后的原料进行混合，并采用模具进行成型。

3. 放电等离子烧结：将成型后的材料置于SPS设备中，设定适当的温度、压力和时间参数进行烧结。

4. 后处理：烧结完成后，进行冷却和清洗等后处理操作。

四、结果与讨论通过放电等离子烧结技术制备的MAX-cBN复合材料具有以下特点：1. 高致密度：烧结体具有较高的致密度，孔隙率低。

2. 优异性能：由于MAX相和cBN的优良性能，使得复合材料具有优异的力学性能和高温稳定性。

3. 广泛的应用前景：MAX-cBN复合材料在机械、电子、航空航天等领域具有广泛的应用前景。

在实验过程中，我们发现在适当的温度、压力和时间参数下，能够获得最佳的烧结效果。

放电等离子体烧结技术(SPS)教学教材

放电等离子体烧结技术(S P S)放电等离子体烧结技术（SPS）一、S PS合成技术的发展▪最初实现放电产生“等离子体”的人是以发现电磁感应法则而知名的法拉第（M.Farady），他最早发现在低压气体中放电可以分别观测到相当大的发光区域和不发光的暗区。

▪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▪1930年，美国科学家提出利用等离子体脉冲电流烧结原理，但是直到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。

▪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。

▪由于SPS技术具有快速、低温、高效率等优点，近几年国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。

▪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。

放电等离子烧结技术进展

来源：修伟杰，等. SPS 法制备 n-型 Ag 掺杂四元 Ag-Bi-Se-Te 合金及其热电性能[J].稀有金属材料与工程,2008,37(2):334
4、放电等离子烧结技术的展望
（1）.SPS设备需要优化 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。需要发展全自动化的 SPS 生产系统 ,以满足
究所、清华大学、北京工业大学。
• 随后燕山大学、武汉大学、四川大学、哈尔滨工业大学、北京
科技大学、华南理工大学、昆明理工大学等高校及科研机构也相继引进了SPS装置，在梯度功能材料、复合材料、靶材等领域开展相关的科学研究。（注：进口SPS设备只用作科研是免关税的。）
5
SPS设备实物图
最高脉冲电流： 5000A
SPS方法制备的四元 Ag-Bi-Se-Te 合金的 Seebeck 系数绝对值(|α|) 为1.80×10-4V·K-1；ZT值为0.75。 SPS方法提高了材料的热电转换性能。此外，SPS技术也已成功地应用于贵金属靶材，如Au 靶，Ru靶等，用于贵金属基复合材料、含贵金属牙科陶瓷材料以及超导材料、多孔材料等新材料的制备。
放电等离子烧结工艺参数的控制
但是，温度越高，晶粒的生长速率就越快，其力学性能就越差。而温度太低，样品的致密度就很低，质量达不到要求。温度与晶粒大小之间的矛盾在温度的选择上要求一个合适的参数。
升温速率随着升温速率的加快，使得样品在很短的时间内达到所要求的温
度，晶粒的生长时间会大大减少，这不仅有利于抑制晶粒的长大，得到大小均匀的细晶粒陶瓷，还能节约时间、节约能源以及提高烧结设备的利用率。但是，由于设备本身的限制，升温速率过快对设备会造成破坏性影响。因此在可允许的范围内尽可能的加快升温速率。但是，在实测的实验数据中反映到：随着升温速率的增大，样品致密度表现出逐渐下降的趋势。

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第２６卷第６期２０年１０８２月
粉末冶金技术
ＰｏｅｅａｌｒｙＴｅｈｎｏｏｙｗｄｒＭｔｌｕｇｃｌｇ
Ｖｏ．１２６．Ｎｏ．６Ｄｅ２０８ｃ．０
等离子发生器阴极用Ａｇ基复合材料的ＳＳ制备Ｐ
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等离子体由于具有温度高、能量集中和加热效
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１０８）００３２４０）６０６１（京科技大学材料科学与工程学院，京）北北２（台龙源电力技术有限公司，）烟山东烟台
摘要：采用放电等离子烧结（Ｐ）法，备了Ａ — 、ｇＷＣＡ —ｉ阴极材料。对烧结样品的密度、ｓｓ方制ｇｗＡ，、ｇＳＣ系
ｓｍｐｌｖｇｄｎｉｙ，ｈａｓｅｈａｅｈｉｈｅｓｔｏｍｏｎｅｕｍｉｒｓｒｃｕｅ，ｐｓｓｎｅｐｎｇｗｉｈｈｅａｇｅｏｓｃｏｔｕｔｒｈａｅｉｋｅｉｔｔｒｗｍａｅａｓｔｒｌｍｅｉｏｉａｎｎｇｎｒａｔｏｓｈｐｅｅｍｏｈａｍａｅａｓｐｈｓｓｅｃｉｎａｐｎｄａｎｇｔｅｒｗｔｒｌａｅ．ＦｏｈｅＡｇＷ－ｉｓｎｔｒｄｂｄｉｒｔ — Ｎｉｅｅｏｙ，ｔｅｅｅｔｏｅｉｓｖｂｌｔｓｈｌｃｒｎｍｓｉｅａｉｙｉｉｓｒｎｔｏｇ，ｔｌｃｒｃａｃｐｗｅｓｓｅｄｈｅｅｅｔｒｏｒｉｔｙ，ｔｅｐｅａｕｒｓｖｒｇｉａｈｅｔｍｒｔｅｉｅｙｈｉｈ，ａｄｔｅｉｉｉｎｅｅｔｉｏｔｇｎｕｒｅｔｎｈｇｔｏｌｃｒｃｖｌａｅａｄｃｒｎｎａｓａｅｇｏ）ｔｂｌｔｌｏｈｖ（ｓａｉｙ．Ｉａｓｄｄｉｔｌｙｏｗｎａｆｎｔｏｒｄｖｌｐｎｎｗａｈｏｅｍａｅｉｌｎｐａｍａｇｎｒｔｒ．ｏｕｄａｉｆｅｅｏｉｇｅｃｔｄｔｒａｓｉｌｓｅｅａｏｏｎ
硬度、相、观组织等进行了分析，对Ａ — 进行了拉弧试验。结果表明，料达到了较高的致密度，物微并ｇｗ材组织均匀，组成与原始物料一致，相之间几乎未发生相互反应。Ａ — Ｎｉ电子发射能力很强，生的等离子相各ｇＷ— 的产电弧功率较稳定，度极高，且起弧电压和电流稳定。温而
关键词：极材料；电等离子烧结；ｇＷ材料；ｇＷＣ材料：ｇＳＣ材料阴放Ａ．Ａ．Ａ —ｉ
Ａｇｍａｒｘｃｍｐｓｔｓｆｒｃｔｏｅｉａｍａｇｎｅａｏｔｉｏｏｉｅｏａｈｄｎｐｌｓｅｒｔｒｐｅａｅｙｓｒｌｓｉｔｒｎｇｒｐｒｄｂｐａｋｐａｍａｓｎｅｉ