粉体工程 实验三 放电等离子烧结粉体
粉末冶金实验
简易 BET 装置示意图 l—u 形管压力计；2～5 一两通阀 6 样品管；7 一液氮浴 测量前应对样品进行真空脱气处理，当真空度达到要求时，充入已知体积的氮气，然后 把液氮浴套在样品管上，当吸附达到平衡时，进行吸附测量，最后移开液氮浴，测量完 毕。 计算公式吸附气体体系中的粉末样品，在低温下，物质表面将发生物理吸附，其各量之 间的关系服从 BET 方程，如下式： p/p0V(1-p/p0)=(C-1)/VmC*p/p0+1/VmC 式中声为吸附平衡时吸附气体的压力， Pa； p0。 为吸附温度下吸附气体的饱和蒸气压， Pa；Vm 为单分层吸附气体量；C 为与吸附热和冷凝热有关的常数。在相对压力 p/p0 为 O．05～O．35 范围内，BET 方程为线性关系。通过一系列相对压力和吸附气体量 的测定，由(p/p0/[V(1 一 p/p0)]对 p/p0。作图，便可得到一条直线，再由直线的斜率和 截距求出样品的单层吸附量，再由下式计算出粉末的比表面积。 S=Vmó N/V0*m 式中 S 为粉末质量比表面积，m /g；ó 为吸附气体分子横断面积，0.16nm2；N 阿佛加 德罗常数 6．022×1023；V0 为标准状态下 1mol 吸附气体的体积，22．414cm3；m 为 试验样品的质量，g。
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吸附气体选择通常选用氮为吸附气体， 当测量的比表面很小时， 常选用氩或氪作为吸附 气体。 针对本仪器， BET 方程变形为: St=(1-p/p0)*A/Ac*Vc*4.03 P/Po ： 被吸附气体的相对压力 (在本实验中，表示氮气的相对压力，为 0.3 ） A ： 脱附峰面积 AC ： 标准峰面积 VC ： 标定体积 St ： 总表面积 三、测量方法：流动法 把 30% 氮气 (被吸附物)和 70% 氦气 (载体) 的混合气体不断在样品上进行流动。 当样品冷却到液氮温度时，氮气被吸附，而氦气不被吸附。 吸附过程持续，直到氮气吸附量达到 30%浓度。这时，吸附量接近于单层表面覆盖的体 积。 四、仪器设备 美国 QUANTACHROME 公司生产的 QS-18 型气体吸附表面性质分析仪，气体吸附分析仪 由表面积测定部分和脱气预处理部分构成。 五、实验步骤 1.对样品进行脱气预处理 2.测量 3.记录脱附峰值，标定 4．得出的量结果 六、数据处理 根据 St=(1-p/p0)*A/Ac*Vc*4.03 本实验得出 A=1248，Ac=106， Vc=0.17 p/p0 代入上式得 St=（1-0.3）*1248/106*0.17*4.03=5.64626 m2 m= (12.5460-1/2(12.4730+12.4723))g=0.0734 g S=St/m= 5.64626m2/0.0734g=76.9245 m2/g 八、实验结论 经实验测定计算，样品比表面积为 76.9245 m2/g
放电等离子烧结流程
放电等离子烧结流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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1. 装料。
将待烧结粉末装入烧结模具中，模具尺寸和形状根据产品要求设计。
《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，新型陶瓷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。
Ti3AlC2作为一种具有优异性能的三元层状陶瓷材料，其制备工艺和性能优化成为了研究的热点。
放电等离子烧结技术作为一种新兴的制备方法，以其快速烧结、低能耗等优势在陶瓷材料制备中显示出巨大的潜力。
本文旨在探讨放电等离子烧结技术在制备高纯Ti3AlC2及其固溶强化方面的应用。
二、实验方法1. 材料准备本实验采用高纯度的Ti、Al和C元素作为原料，通过混合、球磨、干燥等工艺制备出Ti3AlC2粉末。
2. 放电等离子烧结将制备好的Ti3AlC2粉末放入放电等离子烧结炉中，设定烧结温度、压力和时间等参数，进行烧结。
在烧结过程中，利用放电等离子技术对粉末进行加热和熔融，并通过高压将熔融态的粉末固化成块状材料。
3. 固溶强化处理将烧结后的Ti3AlC2材料进行固溶强化处理，通过调整温度和时间等参数，使材料中的元素进行固溶反应，提高材料的性能。
三、实验结果与分析1. 高纯Ti3AlC2的制备通过放电等离子烧结技术，成功制备出高纯度的Ti3AlC2材料。
XRD和SEM等测试结果表明，制备出的Ti3AlC2具有较高的纯度和良好的结晶性能。
2. 固溶强化效果对烧结后的Ti3AlC2材料进行固溶强化处理，通过调整固溶处理的温度和时间等参数，使材料中的元素进行固溶反应。
实验结果表明，经过固溶强化处理的Ti3AlC2材料具有更高的硬度和更好的耐磨性能。
同时，材料的抗拉强度和抗弯强度也得到了显著提高。
四、讨论与展望放电等离子烧结技术作为一种新兴的制备方法，在陶瓷材料制备中具有广泛的应用前景。
通过优化烧结参数和固溶强化处理，可以进一步提高Ti3AlC2材料的性能。
此外，还可以通过添加其他元素或进行表面处理等方法，进一步拓展Ti3AlC2材料的应用领域。
例如，可以将其应用于航空航天、生物医疗和电子器件等领域，以满足不同领域对高性能陶瓷材料的需求。
粉末冶金新技术-烧结
用SPS制取块状纳米晶Fe90Zr7B3软磁的过程是: 先将由非 晶薄带经球磨制成的50～150μｍ非晶粉末装入WC/Co合金 模具内,并在SPS烧结机上烧结(真空度1×10-2Pa以下、升温 速度0.09~1.7K/s、温度673～873Ｋ、压力590MPa), 再把所 得的烧结体在1×10-2Pa真空下、以3 7K/s速度加热到923Ｋ、 保温后而制成。材料显示较好的磁性能：最大磁导率29800、 100Ｈｚ下的动态磁导率3430, 矫顽力12Ａ/ｍ。
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双频微波烧结炉 生产用大型微波烧结炉 已烧结成多种材料：如陶瓷和铁氧体等材料。另 外，在日本又开发出相似的毫米波烧结技术，并成功 地在2023K下保温1h烧结成全致密的AlN材料。
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2.爆炸压制技术 爆炸压制又称冲击波压制是一种有前途的工艺
方法,它在粉末冶金中发挥了很重要的作用, 爆炸压 制时,只是在颗粒的表面产生瞬时的高温,作用时间 短,升温和降温速度极快。适当控制爆炸参数,使得 压制的材料密度可以达到理论密度的90%以上,甚至 达到99%。
3）快速脉冲电流的加入, 无论是粉末内的放电部位还是焦耳 发热部位, 都会快速移动, 使粉末的烧结能够均匀化。
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与传统的粉末冶金工艺相比，SPS工艺的特点是：
• 粉末原料广泛：各种金属、非金届、合金粉末，特别是 活性大的各种粒度粉末都可以用作SPS 烧结原科。
• 成形压力低：SPS烛结时经充分微放电处理，烧结粉末表 面处于向度活性化状态．为此，其成形压力只需要冷压烧 结的l/10~1/20。
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SPS制备软磁材料 通常用急冷或喷射方法可得到FeMe(Nb、Zr、Hf)Ｂ的非 晶合金,在稍高于晶化温度处理后, 可得到晶粒数10ｎｍ，具有 体心立方结构，高Bs 、磁损小的纳米晶材料。但非晶合金目 前只能是带材或粉末, 制作成品还需要将带材重叠和用树脂固 结, 这使得成品的密度和Bs均变低。近年, 日本采用SPS工艺研 究FeMeＢ块材的成形条件及磁性能。
《放电等离子烧结及挤压成形规律仿真与试验研究》
《放电等离子烧结及挤压成形规律仿真与试验研究》篇一一、引言放电等离子烧结（Spark Plasma Sintering, SPS）技术作为一项新兴的先进材料制备技术，以其独特的烧结机制和工艺特点，在材料科学领域得到了广泛的应用。
该技术通过放电产生的等离子体能量，实现材料的高效、快速烧结，具有节能、环保等优点。
挤压成形作为材料加工的重要手段，其与SPS技术的结合，对于优化材料性能、提高生产效率具有重要意义。
本文旨在通过仿真与试验研究，深入探讨放电等离子烧结及挤压成形规律，为相关领域的研究与应用提供理论依据和技术支持。
二、放电等离子烧结技术研究1. 放电等离子烧结原理放电等离子烧结技术利用直流脉冲电流通过粉末颗粒间的放电产生的等离子体能量，使粉末颗粒表面产生局部高温，从而实现快速烧结。
该技术具有烧结温度低、时间短、能耗低等优点。
2. 仿真分析仿真分析采用有限元法，建立SPS烧结过程的数学模型。
通过模拟烧结过程中的电场分布、温度场变化及材料性能演变，揭示SPS烧结过程中的物理化学过程。
仿真结果表明，放电等离子烧结过程中，电场分布均匀、温度梯度小，有利于材料性能的优化。
三、挤压成形技术研究1. 挤压成形原理挤压成形是通过将金属或非金属材料加热至一定温度后，施加外力使其通过模具挤出，从而获得所需形状和尺寸的制品。
在SPS烧结后的材料中，通过挤压成形技术可以进一步优化材料的微观结构和性能。
2. 仿真与试验在挤压成形过程中，采用仿真与试验相结合的方法进行研究。
仿真分析采用有限元法建立挤压成形的数学模型，模拟挤压过程中的应力分布、应变及材料流动等行为。
试验则通过实际挤压设备进行，对仿真结果进行验证和优化。
试验结果表明，合理的挤压工艺参数可以显著提高材料的致密度和力学性能。
四、放电等离子烧结及挤压成形规律研究1. 烧结与挤压过程耦合关系放电等离子烧结与挤压成形过程中，两者之间存在耦合关系。
SPS烧结为挤压成形提供优质的原材料，而挤压成形则进一步优化材料的微观结构和性能。
《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，复合材料在工业领域的应用越来越广泛。
其中，MAX-cBN（以MAX相和立方氮化硼为主要成分的复合材料）因其独特的物理和化学性质，在切削工具、耐磨材料、高温超导等领域具有广泛的应用前景。
本文将详细介绍放电等离子烧结技术在制备MAX-cBN复合材料中的应用及其优越性。
二、放电等离子烧结技术放电等离子烧结（Spark Plasma Sintering, SPS）是一种新型的烧结技术，其原理是利用脉冲电流在颗粒间产生放电等离子体，从而实现材料的快速致密化。
SPS技术具有烧结温度低、烧结时间短、材料致密性好等优点，因此在制备复合材料方面具有广泛的应用。
三、MAX-cBN复合材料的制备MAX-cBN复合材料的制备主要采用放电等离子烧结技术。
首先，将MAX相和cBN粉末按照一定比例混合，然后在一定的温度和压力下进行烧结。
在烧结过程中，通过控制电流的大小和频率，使颗粒间产生放电等离子体，从而实现材料的快速致密化。
四、MAX-cBN复合材料的性能MAX-cBN复合材料具有优异的物理和化学性能。
其硬度高、耐磨性好、热稳定性强，且具有良好的导电性和导热性。
此外，MAX-cBN复合材料还具有优异的力学性能，如高强度、高韧性等。
这些性能使得MAX-cBN复合材料在切削工具、耐磨材料、高温超导等领域具有广泛的应用前景。
五、放电等离子烧结技术的优势放电等离子烧结技术制备MAX-cBN复合材料具有以下优势：1. 烧结温度低：相比传统烧结技术，SPS技术可以在较低的温度下实现材料的致密化，有利于保护材料的性能。
2. 烧结时间短：SPS技术可以在短时间内完成烧结过程，提高了生产效率。
3. 材料致密性好：SPS技术通过脉冲电流在颗粒间产生放电等离子体，使材料实现快速致密化，提高了材料的致密性和性能。
4. 易于控制：SPS技术的电流和频率等参数易于控制，可以实现材料的精确制备。
《放电等离子烧结及挤压成形规律仿真与试验研究》范文
《放电等离子烧结及挤压成形规律仿真与试验研究》篇一一、引言随着现代科技的发展，放电等离子烧结（Spark Plasma Sintering，简称SPS）技术已成为一种重要的材料制备方法。
该技术以其独特的烧结机制和工艺特点，在金属、陶瓷、复合材料等领域得到了广泛应用。
本文将针对放电等离子烧结及挤压成形过程进行仿真与试验研究，探讨其成形规律及影响因素。
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放电产生的等离子体进行材料烧结的新技术。
其特点包括快速加热、高温均匀分布、节能环保等优点，能够有效提高材料密度、性能和烧结效率。
此外，放电等离子烧结技术在烧结过程中无需额外施加压力，能够实现材料致密化的同时保持材料的微观结构。
三、仿真模型建立与验证为了研究放电等离子烧结及挤压成形规律，本文建立了相应的仿真模型。
首先，根据放电等离子烧结的物理过程和材料特性，建立了三维有限元模型。
其次，通过仿真软件对模型进行参数化设置，模拟了烧结过程中的温度场、电场、力场等物理量变化过程。
最后，将仿真结果与实际试验数据进行了对比验证，验证了仿真模型的准确性。
四、试验研究在试验研究中，我们采用放电等离子烧结设备进行实际烧结过程。
首先，我们选取了不同种类的材料进行试验，如金属、陶瓷等。
然后，通过调整烧结过程中的电流、电压、时间等参数，观察材料的烧结过程及成形规律。
同时，我们还对挤压成形过程中的压力、速度等参数进行了研究。
通过试验数据的收集和分析，我们得出了放电等离子烧结及挤压成形的一些规律和影响因素。
五、成形规律及影响因素分析根据仿真与试验结果，我们总结了放电等离子烧结及挤压成形的规律。
首先，烧结过程中的温度场分布对材料的致密化程度和微观结构具有重要影响。
其次，电流和电压的合理匹配能够提高烧结效率和质量。
此外，挤压成形过程中的压力和速度对成形的精度和性能也有显著影响。
同时，我们还发现材料种类、颗粒大小、形状等因素也会对烧结及成形过程产生影响。
《放电等离子烧结及挤压成形规律仿真与试验研究》范文
《放电等离子烧结及挤压成形规律仿真与试验研究》篇一一、引言放电等离子烧结（Spark Plasma Sintering, SPS）技术作为近几十年来快速发展的先进制备工艺，具有高效、低能耗和精细控制的优点，已广泛应用于粉末冶金领域。
其挤压成形工艺是整个过程中的关键步骤之一，不仅决定了材料最终的密度和力学性能，也影响着材料内部的微观结构。
本文针对放电等离子烧结及挤压成形规律进行仿真与试验研究，旨在通过数值模拟和实验手段揭示其成形机理和规律，为实际生产过程提供理论支持和技术指导。
二、仿真模型与方法本文首先构建了放电等离子烧结的仿真模型，包括粉末颗粒的几何形态、热物理性质、电学性质等参数的设定。
在仿真过程中，采用有限元方法对电场、温度场和应力场进行耦合分析，模拟了烧结过程中的电流分布、温度变化和压力传递等关键过程。
针对挤压成形过程，本文采用动态材料模型（Dynamic Material Model, DMM）进行模拟。
DMM模型能够考虑材料在高温高压下的流变行为和变形机制，从而更准确地描述挤压过程中的材料流动和应力分布。
通过仿真分析，我们得到了挤压过程中材料的流动规律、压力分布以及密度变化等关键信息。
三、试验设计与实施在试验方面，我们设计了一系列的放电等离子烧结及挤压成形实验。
首先，通过改变烧结温度、压力和时间等参数，研究了这些因素对材料密度、显微结构和力学性能的影响。
其次，在挤压成形过程中，我们通过改变挤压速度、模具形状和温度等参数，观察了材料在不同条件下的成形效果。
为了验证仿真结果的准确性，我们将仿真数据与实验结果进行了对比分析。
通过对比不同条件下的密度、硬度、抗拉强度等指标，我们发现仿真结果与实验结果具有较好的一致性，证明了仿真模型的可靠性和有效性。
四、结果与讨论1. 放电等离子烧结规律通过仿真与实验研究，我们发现烧结温度是影响材料密度和显微结构的关键因素。
随着烧结温度的升高，材料密度逐渐增加，显微结构逐渐致密化。
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实验三放电等离子烧结粉体实验指导书
一、实验目的
通过利用放电等离子烧结样品，使学生系统了解和熟悉放电等离子产生的原理、制备的方式和方法，掌握等放电离子体设备的结构及使用方法，深入地理解所学理论知识，掌握粉体烧结的过程，提高学生的实验应用能力。
二、实验仪器及原料
等离子烧结设备电子天平、WC-Co粉
三、实验原理
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。
目前使用的SPS系统主要是由3部分组成(图1)：①产生单轴向压力的装置和烧结模，压力
装置可根据烧结材料的不同施加不同的压力；②脉冲电流发生器，用来产生等离子体对材料进行活化处理；③电阻加热设备。
SPS与热压(HP)烧结有相似之处，但加热方式完全不同，它是利用直流脉冲电流直接通电烧结的加压烧结方法，通过调节脉冲直流电的大小控制升温速率和烧结温度。
整个烧结过程可在真空环境下进行，也可在保护气氛中进行，烧结过程中，电流直接通过上下压头和烧结粉体或石墨模具，因此加热系统的热容很小，升温和传热速度快，从而使快速升温烧结成为可能。
SPS系统可用于短时间、低温、高压(500-1000MPa)烧结，也可用于低压(20-30MPa)、高温(1000-2000℃)烧结，因此广泛应用于金属、陶瓷和各种复合材料的烧结，包括一些用通常方法难以烧结的材料，如表面容易生成硬的氧化层的金属钛和铝，用SPS技术可在短时间内烧结到90%-100%致密。
SPS的烧结有两个非常重要的步骤，首先由特殊电源产生的直流脉冲电压，在粉体的空隙产生放电等离子，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，如图4所示。
图2 放电过程中粉末粒子对的模型
等离子体的产生可以净化金属颗粒表面，提高烧结活性，降低金属原子的扩散自由能，有助于加速原子的扩散。
当脉冲电压达到一定值时，粉体间的绝缘层被击穿而放电，使粉体颗粒产生自发热，进而使其高速升温。
粉体颗粒高速升温后，晶粒间结合处通过扩散迅速冷却，电场的作用因离子高速迁移而高速扩散，通过重复施加开关电压，放电点在压实颗粒间移动而布满整个粉体，使脉冲集中在晶粒结合处是SPS过程的一个特点。
颗粒之间放电时会产生局部高温，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气压低于其他部位。
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。
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。
等离子烧结的工艺流程如下：
四、实验步骤
1、用电子天平称取适当质量的WC-Co粉，放入模具中，热电偶放入模具测温孔；
2、开总阀门→打开控制电脑→开启控制软件→模具加压，腔体抽真空；
3、首先开启机械泵，缓慢打开阀门，防止喷油，等真空抽到接近10帕，打开罗茨泵抽真空至约10-1帕；
4、设置升温曲线（升温速度最大100℃/min），开启软件记录，执行加热。
5、加热停，等样品温度降直150摄氏度，关真空，首先关闭罗茨泵，然后关闭机械泵，冲气体进入样品腔，控制压力下移样品，拿出样品，注意烫伤。
6、关闭腔体，机械泵抽真空至100帕，关闭机械泵，关闭真空阀门，关控制电脑，关总电源。