联系电话
13631572573
放电等离子烧结，英文缩写SPS，这几年在材料研发里用得越来越多。它和普通烧结最大的不同，是把脉冲直流电流直接通到石墨模具和粉末上，靠火花放电和电阻发热在几分钟内把粉末烧致密。这种快烧的路子，特别适合做纳米材料、功能陶瓷和难熔金属，能在晶粒还没来得及长大时就把坯体烧实。但SPS参数多、互相牵扯，工艺优化不是调一个温度那么简单。这篇把它几个关键参数怎么调讲一讲。
一、温度怎么测才准，才控得住
SPS的温度控制比普通炉子更讲究。因为它升温快，几分钟就升到一千多度，而且热量是从模具内部电阻产生的，模具本身、模具壁和工件中心之间存在温差。用光学高温计测模具外壁温度，和工件实际温度之间有偏差，这个偏差随材料、装料量、升温速率变化。
所以工艺优化第一步，是把测温校准做扎实。要搞清楚测到的温度对应工件真实温度差多少，再按这个修正值设曲线。升温速率也不能一味求快，太快模具内外温差拉大，工件受热不均，烧出来密度不均、甚至开裂。一般先从适中的升温速率试起，再按试样结果调整。温度是SPS里最基础也最容易踩坑的参数，测温准了，后续调参才有意义。
二、压力怎么配合温度曲线
SPS是边通电加热边轴向加压的。粉末装在石墨模具里，上下压头加压。压力大小和施加时机，直接影响致密化效果。压力太小，致密化动力不够；太大，模具和压头损耗快，工件还可能变形。一般是升温前期轻压贴合，升温到一定阶段再把压力加上去，保温阶段保持压力。
压力和温度要按材料的软化、致密化行为配合。有些材料在低温段就需要压力帮着排气孔，有些要等温度上来、粉末软化后加压才有效。压力曲线一般做成分段式，几个关键温度节点对应几个压力台阶。实际调试时，要记录位移变化——位移反映坯体收缩，看收缩在哪个温度区间发生，就知道致密化主要发生在哪段，压力施加的时机也就好定了。
三、脉冲参数：频率、宽度和电流怎么调
脉冲参数是SPS区别于普通热压的核心。设备输出的是断续的脉冲直流，有脉冲频率、脉冲宽度和电流强度这几个可调项。脉冲电流通过粉末间隙时产生火花放电，清洁颗粒表面、促进颗粒间传质，这是SPS烧结快的一个原因。 实际生产中，真空渗碳炉的温控精度对最终结果影响较大。
但脉冲参数不是越大越好。频率太高、电流强度过大，局部可能产生异常电弧，把颗粒表面打坏，甚至模具局部过热熔化。脉冲宽度和占空比影响放电的能量分布。不同材料对脉冲的响应不一样，导电粉末和绝缘陶瓷粉末，放电行为差别很大。一般做法是先按设备推荐的默认脉冲参数起步，烧几个试样看效果，再微调频率和电流，找表面不过熔、电弧不出现、致密化又充分的区间。这部分经验性强，要结合具体材料慢慢摸。
四、气氛和粉末状态也别忽略
SPS通常在真空或者充入氩气、氮气保护下做，防止粉末高温氧化。气氛成分和流量按材料定，活泼金属要更高真空和更好保护。气氛影响虽然不如温度、脉冲直接，但氧化了照样前功尽弃。
粉末状态对SPS结果影响也很大。细粉比表面积大，烧结快，但容易团聚，团聚体压不实、烧出气孔。粉末粒度、形貌、松装密度，都会改变烧结行为。所以优化工艺时，不只调设备参数，粉末前处理也要配合，比如细粉要分散均匀，装模时要让粉末铺平，压头对中。把温度、压力、脉冲、气氛、粉末这几项一起调，才能得到重复性好、性能稳定的烧结体。
SPS工艺优化是个多参数协同的活儿，温度测温校准、压力分段施加、脉冲频率电流微调，再配上气氛和粉末状态，哪一项没做到位都会影响结果。做材料研发，往往要靠试样一轮一轮试出来。东莞市志远工业设备有限公司做SPS放电等离子烧结炉和真空管式炉多年，脉冲参数和多段程序控制都按材料研发需求设计，客户把材料体系和性能目标说清楚，技术这边会配合把工艺曲线和脉冲参数一起调到位。 公司产品覆盖真空渗碳炉、真空热压炉等多种类型，欢迎咨询了解。 东莞市志远工业设备有限公司主营真空烧结炉、真空管式炉等系列产品，可根据客户工艺需求定制方案。