TOKYO BOEKI - эксклюзивный дистрибьютор FUJI Electronic Industrial в России и СНГ
(495) 223-40-00
Искровое плазменное спекание
+7 (495) 223-40-00
TOKYO-BOEKI

Искровое плазменное спекание

Классификация метода ИПС

Искровое плазменное спекания представляет собой наиболее новым методом и технологией в порошковой металлургии с точки зрения создания и получения новых типов композиционных материалов из наноразмерной керамики и порошков. На рисунке показана классификация методов порошкового спекания существующих в промышленности. Искровое плазменное спекание относится к классу спекания под давлением.

В качестве примера, ниже показана таблица сравнения и преимущества метода искрового плазменного спекания и горячего прессования.

  Искровое плазменное спекание Горячее прессование
Температурный градиент спекания ×
Контроль спекание границ частиц ×
Контроль спекание тонкокристаллической структуры ×
Скорость повышения температур ×
Время спекания Скорость повышения температур Быстро Медленно
Время выдержки Короткое Долгое
Гомогенное спекание
Возможность расширения
Производительность
Инвестиционноеоборудование
Эксплуатационные расходы
Принцип ИПС

На рисунке показана базовая конфигурация системы ИПС. Порошок упаковывается в матрицу и устанавливается между верхним и нижним электродами внутри вакуумной камеры. Затем одноосное давление прикладывается к материалу с помощью верхнего и нижнего пуансона в пресс-форме, а нагрев осуществляется за счет непосредственного протекания импульсов постоянного тока через материал, пуансоны и пресс-форму. При таком подходе возможно получить очень высокие скорости температурного спекания до 2500°С в течение короткого промежутка времени в сравнении с традиционными системами.

Импульсный ток производит электрический разряд в пространстве между частицами спекаемого материала, что приводит к возникновению искры и моментальному локальному образованию плазмы с температурами до тысяч Кельвина. Такие температуры приводят к оплавлению и испарению материала с поверхностей частиц и способствуют массопереносу и спеканию материала. Процесс может проводится в вакуумной камере или инертной атмосфере.

1. Испарение и затвердевание
2. Объемная диффузия
3. Поверхностная диффузия
4. Зерно-граничная диффузия

РЭМ изображение формирование шейки при спекании
Начальная стадия формирования шейки Уширение шейки Начала пластической деформации Формирование шейки после ИПС Формирование шейки после традиционного спекания
Тип материала Материалы для спекания
Металлы Fe, Cu, Al, Au, Ag, Ni, Cr, Mo, Sn, Ti, W, Be или практически любой металл
Керамика Оксиды Al2O3, Mullite, ZrO2, MgO, SiO2, TiO2, HfO2
Карбиды SiC, B4C, TaC, TiC, WC, ZrC, VC
Нитриды Si3N4, TaN, TiN, AlN, ZrN, VN
Бориды TiB2, HfB2, LaB6, ZrB2, VB2
Фториды LiF, CaF2, MgF2
Металлокерамика Si3N4+Ni, Al2O3+Ni, ZrO2+Ni, Al2O3+TiC, SUS+ZrO2, Al2O3+SUS, SUS+WC/Co, BN+Fe, WC+Co+Fe
Интерметаллические соединения TAl, MoSi2, Si3Zr5, NiAl, NbCo, NbAl, LaBaCuSO4, Sm2Co17
Другие материалы Органические материалы (полиамиды и др.), композитные материалы