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SPS烧结时脉冲电流通过粉末颗粒如图2所示。在SPS烧结过程中,电极通入直流脉冲电流时瞬间产生的放电等离子体,使烧结体内部各个颗粒均匀的自身产生焦耳热并使颗粒表面活化。与自身加热反应合成法(SHS)和微波烧结法类似,SPS是有效利用粉末内部的自身发热作用而进行烧结的。SPS烧结过程可以看作是颗粒放电、导电加热和加压综合作用的结果。
利用类似于SHS电场ji活作用的SPS技术,对陶瓷、复合材料和梯度材料的合成和致密化同时进行,可得到65nm的纳米晶,粉末冶金产品,比SHS少了一道致密化工序[22]。利用SPS可制备大尺寸的FGM,目前SPS制备的尺寸较大的FGM体系是ZrO2(3Y)/不锈钢圆盘,乳山粉末冶金,尺寸已达到100mm×17mm[23]。
用普通烧结和热压WC粉末时必须加入添加剂,而SPS使烧结纯WC成为可能。用SPS制备的WC/Mo梯度材料的维氏硬度(HV)和断裂韧度分别达到了24Gpa和6Mpa·m1/2,大大减轻由于WC和Mo的热膨胀不匹配而导致热应力引起的开裂[24]。
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