双加热模式下制备导电陶瓷材料的工艺条件研究开题报告

 2020-02-10 11:02
1.目的及意义(含国内外的研究现状分析)

放电等离子体烧结(Spark Plasma Sintering,简称SPS)是制备功能材料的一种全新技术,如图1所示。SPS具有很多优良的特性,例如,升温速率和降温速率极快(最高可达 400 K/min),这些优良的特性可以降低粉末的烧结温度,烧结过程可控、可测等[1],因而可以降低功能材料的制备成本。


SPS也是一种低温快速的烧结方法。双加热模式是在该技术的基础上发展起来的一种材料制备技术,它延续了SPS方法中脉冲电流流经样品以及流经模具从而实现快速升温的特点,同时采用辅助加热方法改善模具与烧结样品中的径向温度分布,在此基础上,实现了大尺度陶瓷样品的快速制备[2]。目前,在国外,尤其在日本较多地开展了用SPS制备新材料的研究[3]。近几年以来,国内外用SPS制备新材料的研究主要集中在陶瓷、金属陶瓷、金属间化合物,复合材料和功能材料等方面。其中,研究最多的是功能材料,包括热电材料、磁性材料、功能梯度材料、复合功能材料和纳米功能材料等[4]。人们对用SPS方法制备非晶合金、形状记忆合金、金刚石等也作了较多尝试,取得了较好的结果。

现代社会对环保、节能的需求越来越高,传统烧结技术(例如,热压法等)普遍使用外加热法来对样品进行热加工。因此,相对能耗较高,这不符合社会可持续发展的需求[5]。与传统烧结技术不同的是,SPS是通过对样品通入电流来产生内热源。外加热法的传统热加工方法需要较长的时间来实现峰值温度,而SPS炉只需要几分钟即就可以达到热加工所需的高温环境[6]。因此,SPS炉极大地提高了热加工效率,并且大大减少了热加工能耗,同时也完美地保持了材料高性能所需的微纳米结构[7]

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