金屬粉末冶金的技術(shù)原理

金屬粉末冶金在燒結(jié)過程中粉末顆粒間通過擴(kuò)散、再結(jié)晶、熔焊、化合、溶解等一系列的物理化學(xué)過程，成為具有一定孔隙度的冶金產(chǎn)品。

然后是后期處理。一般情況下，燒結(jié)好的制件可直接使用。但對(duì)于某些尺寸要求精度高并且有高的硬度、耐磨性的制件還要進(jìn)行燒結(jié)后處理。后處理包括精壓、滾壓、擠壓、淬火、表面淬火、浸油、及熔滲等。

SPS在材料制備中的應(yīng)用

SPS在材料制備中的應(yīng)用

目前在國(guó)外，尤其是日本開展了較多用SPS制備新材料的研究，部分產(chǎn)品已投入生產(chǎn)。SPS可加工的材料種類如表1所示。除了制備材料外，SPS還可進(jìn)行材料連接，如連接MoSi2與石磨[14]，ZrO2/Cermet/Ni等[15]。

近幾年，國(guó)內(nèi)外用SPS制備新材料的研究主要集中在：陶瓷、金屬陶瓷、金屬間化合物，復(fù)合材料和功能材料等方面。硬質(zhì)合金產(chǎn)品的性能與wc相的晶粒有很大關(guān)系，要得到較細(xì)晶粒度的硬質(zhì)合金，惟有采用較細(xì)粒度的wc原料才有可能。其中研究多的是功能材料，他包括熱電材料[16] 、磁性材料[17] 、功能梯度材料[18] 、復(fù)合功能材料[19]和納米功能材料[20]等。對(duì)SPS制備非晶合金、形狀記憶合金[21] 、金剛石等也作了嘗試，取得了較好的結(jié)果。

熱電材料

熱電材料

由于熱點(diǎn)轉(zhuǎn)換的高可靠性、無污染等特點(diǎn)，近熱電轉(zhuǎn)換器引起了人們的極大興趣，并研究了許多熱電轉(zhuǎn)換材料。經(jīng)文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，在SPS制備功能材料的研究中，對(duì)熱電材料的研究較多。

(1)熱電材料的成分梯度化氏目前提高熱點(diǎn)效率的有效途徑之一。例如，成分梯度的βFeSi2就是一種比較有前途的熱電材料，可用于200～900℃之間進(jìn)行熱電轉(zhuǎn)換。

βFeSi2沒有毒性，在空氣中有很好的抗yang化性，并且有較高的電導(dǎo)率和熱電功率。熱點(diǎn)材料的品質(zhì)因數(shù)越高（Z=α2/kρ，其中Z是品質(zhì)因數(shù)，α為Seebeck系數(shù)，k為熱導(dǎo)系數(shù)，ρ為材料的電阻率），其熱電轉(zhuǎn)換效率也越高。試驗(yàn)表明，采用SPS制備的成分梯度的βFeSix(Si含量可變)，比βFeSi2的熱電性能大為提高[25]。這方面的例子還有Cu/Al2O3/Cu[26],MgFeSi2[27], βZn4Sb3[28],鎢硅化物[]29]等。利用傳統(tǒng)的熱壓燒結(jié)和熱等靜壓燒結(jié)等方法來制備納米材料時(shí)，很難保證能同時(shí)達(dá)到納米尺寸的晶粒和完全致密的要求。

用于熱電制冷的傳統(tǒng)半導(dǎo)體材料不僅強(qiáng)度和耐久性差，