粉末冶金成型技術質量材質上乘

粉末冶金成型技術

生產實踐中使用的粉末，其粒度范圍從幾百個納米到幾百個微米。粒度越小，活性越大，表面就越容易氧化和吸水。文獻[41]中用脈沖電流在423K和500MPa下制備了Mg80Ni10Y5B5塊狀非晶合金，經過分析其中主要是非晶相。當小到幾百個納米時，粉末的儲存和輸運很不容易，而且當小到一定程度時量子效應開始起作用，其物理性能會發生巨大變化，如鐵磁性粉會變成超順磁性粉，熔點也隨著粒度減小而降低。

(2)粉末的顆粒形狀。它取決于制粉方法

SPS在材料制備中的應用

SPS在材料制備中的應用

目前在國外，尤其是日本開展了較多用SPS制備新材料的研究，部分產品已投入生產。SPS可加工的材料種類如表1所示。除了制備材料外，SPS還可進行材料連接，如連接MoSi2與石磨[14]，ZrO2/Cermet/Ni等[15]。

近幾年，國內外用SPS制備新材料的研究主要集中在：陶瓷、金屬陶瓷、金屬間化合物，復合材料和功能材料等方面。其中研究多的是功能材料，他包括熱電材料[16] 、磁性材料[17] 、功能梯度材料[18] 、復合功能材料[19]和納米功能材料[20]等。用SPS容易得到晶粒取向度好的試樣，可觀察到晶粒擇優取向的Bi4Ti3O12陶瓷的電性能有強烈的各向異性[32]。對SPS制備非晶合金、形狀記憶合金[21] 、金剛石等也作了嘗試，取得了較好的結果。

利用類似于SHS電場ji活作用的SPS技術，對陶瓷、復合材料和梯度材料的合成和致密化同時進行，可得到65nm的納米晶，比SHS少了一道致密化工序[22]。利用SPS可制備大尺寸的FGM，目前SPS制備的尺寸較大的FGM體系是ZrO2(3Y)/不銹鋼圓盤，尺寸已達到100mm×17mm[23]。當小到幾百個納米時，粉末的儲存和輸運很不容易，而且當小到一定程度時量子效應開始起作用，其物理性能會發生巨大變化，如鐵磁性粉會變成超順磁性粉，熔點也隨著粒度減小而降低。

用普通燒結和熱壓WC粉末時必須加入添加劑，而SPS使燒結純WC成為可能。用SPS制備的WC/Mo梯度材料的維氏硬度（HV）和斷裂韌度分別達到了24Gpa和6Mpa·m1/2,大大減輕由于WC和Mo的熱膨脹不匹配而導致熱應力引起的開裂[24]。(3)多數企業缺乏技術支持，研發能力落后，產品檔次低，難以與國外競爭。

SPS制備半導體熱電材料的優點是，可直接加工成圓片，不需要單向生長法那樣的切割加工，節約了材料，提高了生產效率。

熱壓和冷壓-燒結的半導體性能低于晶體生長法制備的性能。現用于熱電致冷的半導體材料的主要成分是Bi,Sb,Te和Se，目前的Z值為3.0×10/K，而用SPS制備的熱電半導體的Z值已達到2.9～3.0×10/K，幾乎等于單晶半導體的性能[30]。從粉末粒度來看，要求各種粒度的粉末，粗粉末粒度有500~1000微米超細粉末粒度小于0。表2是SPS和其他方法生產BiTe材料的比較。