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粉末冶金研究先进设备-放电等离子烧结系统(SPS)
随着高新技术产业的发展,新型材料特别是新型功能材料的种类和需求量不断增加,材料新的功能呼唤新的制备技术。放电等离子烧结(Spark Plasma Sintering,简称SPS)是制备功能材料的一种全新技术,它具有升温速度快、烧结时间短、组织结构可控、节能环保等鲜明特点,可用来制备金属材料、陶瓷材料、复合材料,也可用来制备纳米块体材料、非晶块体材料、梯度材料等。文献[3]中引用有关实例说明了SPS烧结中晶粒长大受到极大限度的抑制,所制得烧结体无疏松和明显的晶粒长大。
粉末冶金技术SPS制备半导体热电材料的优点是,可直接加工成圆片,不需要单向生长法那样的切割加工,节约了材料,提高了生产效率。
热压和冷压-烧结的半导体性能低于晶体生长法制备的性能。现用于热电致冷的半导体材料的主要成分是Bi,Sb,Te和Se,目前的Z值为3.0×10/K,而用SPS制备的热电半导体的Z值已达到2.9~3.0×10/K,几乎等于单晶半导体的性能[30]。表2是SPS和其他方法生产BiTe材料的比较。等离子体是电离气体,由大量正负带电粒子和中性粒子组成,并表现出集体行为的一种准中性气体。
铁电材料用SPS烧结铁电陶瓷PbTiO3时,在900~1000℃下烧结1~3min,烧结后平均颗粒尺寸<1μm,相对密度超过98%。由于陶瓷中孔洞较少[31],因此在101~106HZ之间介电常数基本不随频率而变化。
用SPS制备铁电材料Bi4Ti3O12陶瓷时,在烧结体晶粒伸长和粗化的同时,陶瓷迅速致密化。用SPS容易得到晶粒取向度好的试样,可观察到晶粒择优取向的Bi4Ti3O12陶瓷的电性能有强烈的各向异性[32]。
用SPS制备铁电Li置换IIVI半导体ZnO陶瓷,使铁电相变温度Tc提高到470K,而以前冷压烧结陶瓷只有330K[34]。
以上信息由专业从事粉末冶金技术的山东金聚粉末冶金于2024/5/9 7:05:05发布
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