國內(nèi)外SPS的發(fā)展與應(yīng)用狀況

1988年日本研制出第yi臺工業(yè)型SPS裝置，并在新材料研究領(lǐng)域內(nèi)推廣使用。1990年以后，日本推出了可用于工業(yè)生產(chǎn)的SPS第三代產(chǎn)品，具有10～100t 的燒結(jié)壓力和脈沖電流5000～8000A。近又研制出壓力達(dá)500t，脈沖電流為25000A的大型SPS裝置。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]。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]。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]。

國內(nèi)近三年也開展了用SPS技術(shù)制備新材料的研究工作[1,3]，引進(jìn)了數(shù)臺SPS燒結(jié)系統(tǒng)，主要用來燒結(jié)納米材料和陶瓷材料[5～8]。SPS作為一種材料制備的全新技術(shù)，已引起了國內(nèi)外的廣泛重視。

粉末冶金齒輪

SPS燒結(jié)時脈沖電流通過粉末顆粒如圖2所示。在SPS燒結(jié)過程中，電極通入直流脈沖電流時瞬間產(chǎn)生的放電等離子體，使燒結(jié)體內(nèi)部各個顆粒均勻的自身產(chǎn)生焦耳熱并使顆粒表面活化。與自身加熱反應(yīng)合成法（SHS）和微波燒結(jié)法類似，SPS是有效利用粉末內(nèi)部的自身發(fā)熱作用而進(jìn)行燒結(jié)的。粉體的力學(xué)特性(松裝密度、流動性、成形性、壓縮性、堆積角和剪切角等)。SPS燒結(jié)過程可以看作是顆粒放電、導(dǎo)電加熱和加壓綜合作用的結(jié)果。

熱電材料

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]。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，而且主要采用單相生長法制備，生產(chǎn)周期長、成本高。這方面的例子還有Cu/Al2O3/Cu[26],MgFeSi2[27], βZn4Sb3[28],鎢硅化物[]29]等。

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，

磁性材料

用SPS燒結(jié)Nd Fe B磁性合金，若在較高溫度下燒結(jié)，可以得到高的致密度，但燒結(jié)溫度過高會導(dǎo)致出現(xiàn)溫度過高會導(dǎo)致出現(xiàn)α相和晶粒長大，磁性能惡化。若在較低溫度下燒結(jié)，雖能保持良好的磁性能，但粉末卻不能完全壓實，因此要詳細(xì)研究密度與性能的關(guān)系[35] 。經(jīng)文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，在SPS制備功能材料的研究中，對熱電材料的研究較多。

SPS在燒結(jié)磁性材料時具有燒結(jié)溫度低、保溫時間短的工藝優(yōu)點。Nd Fe Co V B 在650℃下保溫5min,