SPS放电等离子烧结炉
SPS等离子放电烧结炉技术参数
SPS等离子放电烧结炉技术参数1、电源功率∶30KV A2、输入电压∶三相五线制AC380V、50Hz3、输出电流（瞬间）∶DC0-3000A4、输出电压（瞬间）∶DC0-10V（矩形波峰值）★5、脉冲参数开通时间：1-255ms关断时间：1-255ms★6、最高温度∶≥2300℃（受样品性能、模具尺寸影响）★7、升温速率：≥400℃/min(受材料性能影响)★8、压力∶能达到3T，起步压力0.1T，压力波动：≤±30Kg(受材料性能和温度影响)9、压头与样品的直径：压头直径∶Φ40mm，烧结样品：Φ10～20mm10、最大位移∶≥60mm★11、真空系统：配备直联泵及分子泵，冷态极限真空度5×10-4Pa，进口英福康真空计；压升率：≤5Pa/h★14、控温系统与测温方式：低温≤800℃时采用热电偶，高温采用日本进口红外仪；全自动控制或手动控制，控制部分以触摸屏和可编程控制器PLC为核心，控温精度+/-1o C★15、烧结粉预处理与粒度精密检测：活化电压0-30kV，出料粒度≤0.5μm；粒度测量范围0.1-1000μm，重复性误差≤1%（国标样D50偏差），准确性误差≤1%（国标样D50偏差）★16、样品尺寸精密测控：测量分辨率达到0.3μm，精度0.3μm★17、软件必须满足以下功能及要求，具有V4.40版本《计算机软件著作权登记证书》可进行烧结工艺的选择（真空烧、气压烧），烧结工艺步骤的选择（提供软件截图证明）具有温度和压力的设定、编制功能；可进行烧结曲线的在线跟踪显示（提供软件截图证明）；可进行历史数据的提取和导出、当面界面的抓拍、设备控制参数的调整、录密码管理、故障报警的查询（提供软件截图证明）；界面显示压头运动的位移值及位移速率，以方便观察及分析物料变形情况（提供软件截图证明）（提供软件截图证明）18、设备尺寸：约1700×1950×1500mm（长×高×宽），整体重量小于1吨19、水冷系统：配备风冷工业冷水机1套（6匹，），水路关键部分安装有水流量传感器。
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。
SPS烧结原理
放电等离子烧结放电等离子烧结(Spark Plasma Sintering,简称SPS)工艺是将金属等粉末装入石墨等材质制成的模具内，利用上、下模冲及通电电极将特定烧结电源和压制压力施加于烧结粉末，经放电活化、热塑变形和冷却完成制取高性能材料的一种新的粉末冶金烧结技术。
放电等离子烧结具有在加压过程中烧结的特点，脉冲电流产生的等离子体及烧结过程中的加压有利于降低粉末的烧结温度。
同时低电压、高电流的特征，能使粉末快速烧结致密。
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（plasma activated sintering-PAS或plasma-assisted sintering-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]。
SPS放电等离子体烧结系统
SPS放电等离子体烧结系统技术要求：1.工作条件1.1湿度:80%；1.2温度:15-30℃；1.3电源:3相380V50/60Hz±10%；2.主要要求和功能SPS放电等离子体烧结系统要求完全一箱式结构，将烧结主机、特殊直流脉冲变频电源、真空系统、数字伺服加压系统、操作控制柜等一体集成，各部件间无线路裸露连接确保操作安全；其功能是对装在烧结模具（以石墨模具为主）内的粉末材料直接通入脉冲直流强电流，利用粉末自身的电阻发热，磁场与电场效应，达到激活材料粉体并升温烧结的效果,被广泛应用于各种金属材料、陶瓷材料、纳米材料、梯度功能材料、复合材料、非晶材料、金属间化合物、金属玻璃、电子材料等新材料和尖端材料的研发；3.技术参数3.1SPS放电等离子体烧结炉主机及加压系统；3.1.1结构：一箱式结构，将烧结主机、特殊直流脉冲变频电源、真空系统、数字伺服加压系统、操作控制柜等一体集成，各部件间无线路裸露连接确保操作安全；；3.1.2压力系统：交流伺服电机高精度单向纵一轴加压；3.1.3最大烧结压力：30KN；3.1.4加压压力可调范围：0～30KN(手动和自动控制下，精度均为0.1kN)；3.1.5加压控制方式：可实现手动和可编程自动控制加压，并配备电极手动定位脉冲飞轮；3.1.6电极加压行程：80mm；3.1.7电极全开高度：200mm；3.1.8压力显示方式：触控显示屏上动态数显，分辨率：0.1kN；3.1.9试料台规格：Φ90mm；3.1.10加压电极：内部水冷结构；3.1.11轴位移显示：AC伺服电机信号动态数显；3.2烧结电源及与通电系统3.2.1DC脉冲变频烧结电源：采用直流脉冲控制方式；3.2.2最大脉冲直流输出：8V，2500A；3.2.3电流可调范围：0～2500A(手动和自动控制下，精度均为1A)；3.2.4控制方式：可实现手动和可编程自动电流输出控制，并可实现可编程温控程序PID控制；3.2.5通电连接：采用高导电特殊铜排连接主机电极与脉冲电源；3.2.6脉冲占空比设定范围：ON：1～999ms，OFF:1～999ms,最小单位1ms；3.3真空烧结腔及抽真空系统3.3.1形式：前开门圆筒卧式水冷腔体；3.3.2尺寸规格：内径Φ320mm×进深310mm操作口径Φ260mm；3.3.3抽真空速度：大气环境下→6Pa/15分钟以内（腔体内空载状态下,极限真空度为6Pa）；3.3.4真空泵：旋片式机械泵；3.3.5观察窗大小：内窥窗：Φ70mm1个；3.3.6真空仪表：布登管真空刻度表、皮拉真空计；3.3.7适应烧结气氛：大气、真空、保护气氛（预装即插式进气阀组）；3.3.8烧结测温：1000℃以下低温区间采用铠装热电偶；3000℃以下高温区间采用红外测温仪。
《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（主要为碳化物与立方氮化硼）复合材料以其优异的物理、化学及机械性能，成为了一种重要的复合材料。
放电等离子烧结技术（SPS）以其独特的优势，如高能量密度、低热应力、精确的温度控制等，在制备MAX-cBN复合材料中展现出强大的潜力。
本文旨在深入探讨放电等离子烧结制备MAX-cBN 复合材料的工艺过程、性能特点及其应用前景。
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，通过放电产生的热量和等离子体的作用，使粉末颗粒在短时间内达到烧结状态。
这种技术具有烧结温度低、烧结时间短、烧结体性能优异等优点。
三、MAX-cBN复合材料的制备1. 材料选择与预处理：选择高质量的MAX相和cBN粉末作为原料，进行充分的干燥和研磨处理，以提高其表面活性和均匀性。
2. 混合与成型：将预处理后的MAX相和cBN粉末按照一定比例混合，并通过压力成型为所需的形状。
3. 放电等离子烧结：将成型后的样品置于SPS设备中，设定合适的温度、压力和时间等参数，进行放电等离子烧结。
四、MAX-cBN复合材料的性能特点MAX-cBN复合材料具有优异的物理、化学及机械性能。
其硬度高、耐磨性好、热稳定性强，同时具有良好的导电性和导热性。
此外，其优异的抗腐蚀性能和高温性能也使其在许多领域具有广泛的应用前景。
五、应用前景MAX-cBN复合材料在机械制造、航空航天、电子信息等领域具有广泛的应用前景。
例如，可以用于制造高精度的切削工具、耐磨零件、高温结构件等。
此外，其优异的导电性和导热性也使其在电子封装、散热器件等领域具有潜在的应用价值。
六、结论放电等离子烧结技术为制备MAX-cBN复合材料提供了一种有效的途径。
通过优化工艺参数，可以获得具有优异性能的MAX-cBN复合材料。
SPS放电等离子烧结炉
SPS放电等离子烧结炉（20T，1600℃）
放电等离子烧结（SPARK PLASMA SINTERING，SPS）是一种粉末快速固结的新型技术。
SPS利用强电流的脉冲电源来激发和促进材料的固结和反应烧结过程。
相较于传统技术，SPS在加工过程中，对各类导体、非导体以及复合材料的密度值均可调节至任意需求值。
SPS最大程度的缩短了实验时间及能耗，同时又完美的保持了材料的微纳结构。
因此自诞生以来，迅速成为了科学研究、新材料研发、产业生产等多个领域的重要利器
放电等离子体烧结系统，其最高温度可达1600℃。
可用于材料退火，材料热压粘结，表面处理和合成等等。
处理样品可为金属，陶瓷，纳米材料和非晶材料等。
此设备特别适合于用于固态电解质和热电材料的研究
•炉体尺寸：970 L X 720 W X 1400 H, mm。
放电等离子烧结炉原理
放电等离子烧结炉（SPS，Spark Plasma Sintering）是一种采用脉冲直流电场作为加热手段的烧结技术。
它通过在粉末颗粒间产生高速电子冲击，达到烧结粉末材料的目的。
其基本原理如下：
1. 放电初始阶段：在烧结炉内放置装有粉末材料的模具，通入惰性气体以保护炉界面，然后采用脉冲电源对模具施加电压。
由于电压作用，粉末颗粒间的接触点会产生低电压放电，形成微弧放电。
2. 电放电效应：微弧放电导致局部瞬间高温，使接触点附近的粉末颗粒熔化、蒸发、电浆化、局部氧化还原反应等，从而增加颗粒间接触面积和粘结强度。
此外，局部高温还会促使粉末材料发生晶格扩散、颗粒重排等，为烧结提供有利条件。
3. 电热效应：通过脉冲电流加热，模具表面和粉末材料产生焦耳热效应。
这种热效应可以在很短的时间内将材料加热到所需的烧结温度，从而大大缩短烧结过程的时间。
4. 烧结过程：在一定的烧结温度下，粉末材料中的颗粒间接触增加，并通过扩散、重排、再结晶等过程，形成更高密度的烧结体。
与传统烧结方法相比，放电等离子烧结技术能在更短的时间内得到更好的烧结效果。
整个放电等离子烧结过程具有烧结时间短、能量消耗低和烧结体性能优异等优点，广泛应用于金属、陶瓷、复合材料等领域。
《放电等离子烧结制备高纯Ti3AlC2及固溶强化》范文
《放电等离子烧结制备高纯Ti3AlC2及固溶强化》篇一一、引言随着现代材料科学的飞速发展，对于具有高性能的陶瓷复合材料的需求日益增加。
其中，Ti3AlC2因其独特的物理和化学性质，如高硬度、良好的导电性和热稳定性，已成为材料科学领域的研究热点。
为了制备高纯度的Ti3AlC2并增强其性能，放电等离子烧结（SPS）技术因其独特的优势被广泛应用于制备过程中。
本文将详细介绍放电等离子烧结制备高纯Ti3AlC2的过程，并探讨固溶强化技术对提高其性能的作用。
二、放电等离子烧结制备高纯Ti3AlC21. 材料与方法本实验采用放电等离子烧结技术制备高纯Ti3AlC2。
首先，选用高纯度的Ti、Al和C粉末作为原料，按照Ti3AlC2的化学组成进行配比。
然后，将配好的粉末放入SPS烧结炉中，在一定的温度和压力下进行烧结。
通过控制烧结过程中的温度、压力和时间等参数，得到高纯度的Ti3AlC2陶瓷材料。
2. 结果与讨论通过放电等离子烧结技术，我们成功制备了高纯度的Ti3AlC2陶瓷材料。
在烧结过程中，我们观察到粉末颗粒之间的接触面积逐渐增大，形成紧密的陶瓷结构。
通过XRD和SEM等手段对制备的Ti3AlC2进行表征，结果表明其具有较高的纯度和良好的结晶性。
此外，我们还发现烧结过程中的温度、压力和时间等参数对最终产品的性能有着显著的影响。
三、固溶强化技术对Ti3AlC2性能的影响1. 固溶强化原理固溶强化是一种通过将合金元素引入基体材料中，以改善材料性能的技术。
在Ti3AlC2中引入适量的合金元素，可以改变其晶格结构，从而提高其硬度和强度等性能。
此外，固溶强化还可以提高材料的耐腐蚀性和抗氧化性等性能。
2. 实验方法与结果本实验采用固溶强化技术对放电等离子烧结制备的Ti3AlC2进行性能优化。
我们选用适量的合金元素（如Nb、Ta等）与Ti3AlC2进行混合烧结。
通过调整合金元素的含量和烧结条件，我们得到了具有不同性能的Ti3AlC2复合材料。
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空阀门采用气动蝶阀(上海真空阀门)，真空测量采用成都睿宝的真空计。真空系统上设有电
动放气阀及主充气阀，充气阀为日本 CKD 品牌产品，充气阀通过软管与流量计相联接，可
实现自动充放气。
5.控制系统：控制系统由我公司自行开发人机对话操作软件，画面友好，操作简单，可对
炉内工况进行实时监测，软件彩色模拟屏显示，加热升温、压力显示及真空阀门的控制都集
统等组成。设备包括全数字化液压控制系统，带有精确的速度/压力控制，配置光学位置传
感器。双层全不锈钢设计、水冷炉室，静态和流动的工艺气体控制系统。电源发生器产生可
编程的直流电脉冲，满足各种个性化需求。烧结温度可以达到 2400℃。所有的工艺参数都
可以编程，烧结过程可以自动运行。工艺控制系统可以灵活地处理烧结工艺菜单，也可以通
新材料伙伴 真空炉专定
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咨询电话：13817293862
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4.真空系统：采用壹台直联泵(成都南光)及壹台油扩散泵(成都南光)，配有电磁放气阀，真
红外温孔上安装红外测温仪，为防止观察窗玻璃因挥发而污染影响测温，故用了气帘及测温
靶结构，使用户大大减少了清洁玻璃的次数，热电偶设有两支，其中一支在低温工作，可与
红外仪自动转换，另一支为超温保护用，即当炉温异常高超过正常值时自动切断加热保护系
统安全。
<4>：炉门上设有压力表及观察窗，手动开启，手动压紧。
注：我公司是国内第一家生产 SPS 放电等离子热压烧结炉的厂家，关键技术
我们已经申请了专利（脉冲电源和模具），产品质量达到或优于国外同类产品。
电源输出脉冲 0.1—99.9 毫秒可调，频率调节范围 5－5000HZ 解决开关脉冲大
电流的并行合成问题，解决电极压头的冷却密封问题，2008 年 10 月研发成功，
真空橡胶密封。炉体均采用双层水冷，内层不锈钢经严格抛光并洁净处理，外层碳钢防锈处
理。双层之间通水，使炉壁温度不超过 60℃。
<2>: 炉身中间设有上、下压头，上下压头为复合结构，同时也作电极，两端通直流脉
冲电源，下压头可随油缸移动而实现向上加压，采用可靠的真空密封，确保漏气率达到国家
标准。
<3>: 炉身上设有电极安装孔、红外测温孔、排气口、热电偶孔及一保护气体进入口。
过完整的数据日志灵活地记录工艺数据，用来进行数据分析。事限制，也就是说，每个工艺任务都可以找到解决方案，我们的专家可以自始至
终协助您开发新型烧结工艺和设备，以促进新材料的发展和进步。
1．炉体：
<1>: 炉体结构，分二部分，即炉门与炉身，内外壁采用不锈钢焊接，炉身与炉门采用
金属间化合物 其他材料
TiAl, MoSi2, Si3Zr5, NiAl, NbCo, NbAl, LaBaCuSO4, Sm2Co17 有机材料（polyimide 等），复合材料
三、主要技术参数
技术参数
型号
工件直径 电压（V） 电流(A) 功率（KW） 压力 压头直径 mm
SPS-20
20mm
10
2.压力系统：
<1>：炉架为支承炉体及承受压力的结构件，由上下横梁及两立柱组成。经严格加工及
调整使上下横梁的中心安装孔具备良好的同心度。
<2>：炉架下部四周设有地脚摞栓孔，安装设备时用户须用地脚摞栓固定。
<3>：液压系统：油缸固定在底部炉架上。
<4>：模具由用户自备。
3．隔热屏：采用两层不锈钢组成的筒状隔热屏，可防止大部分辐射热的传递
5×10﹣3Pa
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四、 结构说明
本产品为周期作业式电炉，由炉体、压力系统、加热电源、隔热屏、真空系统及控制系
结法，SPS 的推广应用会为新材料的研究和生产发挥重要作用，可用来制备金属、陶瓷、纳
米材料、非晶材料、复合材料、梯度材料等。
二、适合 SPS 加工的材料如下表
分类
SPS 可加工的材料举例
金属
Fe， Cu，Al, Au, Ag, Ni, Cr，Mo，Sn, Ti, W, Be,及其他金属
氧化物
陶
碳化物
新材料伙伴 真空炉专定
4000
40
5-20T
Φ85
SPS-30
30mm
10
6000
60
5-20T
Φ85
SPS-60
60mm
10
10000
100
520T
Φ100
SPS-100
100mm
10
30000
300
5-40T
Φ150
压头行程 脉冲占空比 压升率 充气压力 保护气氛 温度
冷真空度
100mm
50%
2Pa／h ≤0.05MPa 氮气、氩气 2000
获得国产第一台 SPS，并申请了国家专利。我们可根据用户的实际应用技术参数
定制非标 SPS。
手机：13817293862 手机：18913797771
上海晨鑫电炉有限公司 联系人：马付根
电话：021-33719603 mfg1898@ 苏州分公司 联系人：杜良涛
电话：0512-53653562 dlt206@
氮化物
瓷
硼化物
氟化物
金属陶瓷
Al2O3 , Mulite, ZrO2, MgO, SiO2, TiO2, HfO2 SiC, B 4C, TaC, WC, ZrC, VC Si3N4, TaN, TiN, AlN, ZrN, VN TiB2, HfB2, LaB6, ZrB2, VB2 LiF, CaF2, MgF2 Si3N4+Ni, Al2O3+Ni, ZrO2+Ni, Al2O3+TiC, SUS+WC/Co, BN+Fe, WC+Co+Fe
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SPS-30 实际烧结图片
设备图片
以上是我公司专利产品 SPS 放电等离子热压烧结系统的详细资料，本产品达到或 优于国外同等产品水平，可用进口产品的技术参数要求我们的产品。
成到模拟屏上操作。本设备可采纳温度曲线、真空度曲线、压力曲线、位移曲线、脉冲直
流电源的电流、电压和烧结时间等曲线，方便用户根据历史曲线分析烧结工艺。控温方式
为 2000℃以下热电偶升温，压力控制可采用手动及自动方式。控制系统上设有过流、超温
及断水等分类报警功能，电器元件采用施耐德、欧姆龙等一流品牌，产品品质有保证。
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SPS 放电等离子热压烧结炉
一、产品特点
放电等离子烧结（SPS Spark Plasma Sintering）是新一代温度低时间短的先进快速烧