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。由于SPS技術(shù)具有快速、低溫、gao效率等優(yōu)點，近幾年國外許多大學(xué)和科研機(jī)構(gòu)都相繼配備了SPS燒結(jié)系統(tǒng)，并利用SPS進(jìn)行新材料的研究和開發(fā)[3]。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。

梯度材料

梯度材料

功能梯度材料（FGM）的成分是梯度變化的，各層的燒結(jié)溫度不同，利用傳統(tǒng)的燒結(jié)方法難以一次燒成。1998年瑞典購進(jìn)SPS燒結(jié)系統(tǒng)，對碳化物、氧化物、生物陶瓷等材料進(jìn)行了較多的研究工作[4]。利用CVD、PVD等方法制備梯度材料，成本很高，也很難實現(xiàn)工業(yè)化。采用階梯狀的石磨模具，由于模具上、下兩端的電流密度不同，因此可以產(chǎn)生溫度梯度。利用SPS在石磨模具中產(chǎn)生的梯度溫度場，只需要幾分鐘就可以燒結(jié)好成分配比不同的梯度材料。目前SPS成功制備的梯度材料有：不銹鋼/ZrO2；Ni/ZrO2；Al/高聚物；Al/植物纖維；PSZ/T等梯度材料。

粉末冶金齒輪

對于實際生產(chǎn)來說，需要發(fā)展適合SPS技術(shù)的粉末材料，也需要研制比目前使用的模具材料（石墨）強(qiáng)度更高、重復(fù)使用率更好的新型模具材料，以提高模具的承載能力和降低模具的費用。

在工藝方面，需要建立模具溫度和工件實際溫度的溫差關(guān)系，以便更好的控制產(chǎn)品質(zhì)量。在SPS產(chǎn)品的性能測試方面，需要建立與之相適應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)以及方法。