燒結(jié)，指的是坯體在高溫下致密化過(guò)程和現(xiàn)象的總稱，是眾多粉體材料變成制件必不可少的一步，這一步對(duì)制件的力學(xué)性能、光學(xué)性能等都有著不能忽視的影響。對(duì)于陶瓷材料等難燒結(jié)的材料而言，其動(dòng)輒便是7、8h的漫長(zhǎng)的燒結(jié)過(guò)程總是讓人“焦慮不已”，對(duì)于高校用戶而言大家應(yīng)該深有體會(huì)，為了排隊(duì)燒一塊陶瓷，等了好久好久好久，如果燒壞了再來(lái)一遍那就更不好意思了。

在眾多陶瓷燒結(jié)方法中，有一種叫“高速火花等離子燒結(jié)”的燒結(jié)方式，燒成一塊陶瓷僅需30分鐘，燒結(jié)速度及品質(zhì)秒殺眾多燒結(jié)方法。2019年12月05日，小編帶領(lǐng)粉體圈境外考察團(tuán)的團(tuán)友走進(jìn)了日本ELENIX，近距離感受了一下新材料開(kāi)發(fā)利器“高速火花等離子燒結(jié)”的神燒結(jié)速度。

團(tuán)友們正在步行前往坐落于居民區(qū)中間的“小作坊”

在ELENIX的工作間，工作人員為我們現(xiàn)場(chǎng)演示了用高速火花放電等離子燒結(jié)設(shè)備燒結(jié)陶瓷的過(guò)程（大家腦補(bǔ)一下，為了保護(hù)參觀企業(yè)隱私，小編此處不爆照了），從裝料--升溫-燒結(jié)-降溫-脫模，全程耗時(shí)僅需約30min，就把陶瓷粉料（無(wú)需添加助劑，直接裝進(jìn)模具燒結(jié)）搞成了陶瓷塊。據(jù)工作人員介紹，采用這種方法制備的陶瓷塊，接近于陶瓷的理論密度。

具體為放電等離子燒結(jié)SPS為何有這么神速，我們將從其工藝過(guò)程說(shuō)起，等離子燒結(jié)工藝簡(jiǎn)單點(diǎn)說(shuō)是這樣的，將金屬、陶瓷等粉末裝入模具內(nèi)，通過(guò)上下模沖及通電電極將燒結(jié)電源和壓制壓力施加于燒結(jié)粉末。當(dāng)脈沖電壓直接施加到粉末上時(shí)，在粉末顆粒之間的空間中發(fā)生微放電（詳見(jiàn)下方示意圖）產(chǎn)生等離子體，高溫等離子的濺射及放電沖擊清除了粉末顆粒表面的雜質(zhì)和吸附的氣體。與此同時(shí)，粒子表面受到熱量和應(yīng)變能的積累而被激活。接下來(lái)，一個(gè)特殊的電源在激活粒子接觸的位置產(chǎn)生焦耳熱，導(dǎo)致熱擴(kuò)散。此時(shí)由電壓引起的電擴(kuò)散并行發(fā)生，允許燒結(jié)在短時(shí)間內(nèi)完成，范圍從幾十秒到幾分鐘。

放電清潔及活化示意圖

用Ed Pas（參觀企業(yè)的設(shè)備型號(hào)之一）燒成的SiC樣品

除了用于陶瓷燒結(jié)以外，Ed Pas還可以用于不同材料的拼接

由于等離子燒結(jié)在每分鐘1000~2000℃的快速升溫是可能的，因此可以在短時(shí)間內(nèi)完成碳化物、硼化物、鎢、鉬和其它熔點(diǎn)高的材料的燒結(jié)。由于燒結(jié)在低溫下在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生，材料的晶粒還沒(méi)來(lái)得及胡亂生長(zhǎng)，燒結(jié)后的制品晶粒均勻，顯微結(jié)構(gòu)致密，因此采用SPS制品的材料除了速度神速，其產(chǎn)品性能也有一些獨(dú)到之處。

2019年12月5日，粉體圈考察團(tuán)在日本“牛作坊”ELENIX

在參觀ELENIX的過(guò)程中，小編了解到ELENIX目前的最大型的設(shè)備可制取的材料尺寸為200*100mm，目前主要服務(wù)于高校及材料研發(fā)機(jī)構(gòu)，目前國(guó)內(nèi)已有數(shù)所高校使用了他們的產(chǎn)品。除了針對(duì)高校的服務(wù)，如果有來(lái)自產(chǎn)業(yè)的批量制作需求，他們也可以與你共同研發(fā)，量身定做產(chǎn)品。如果您對(duì)相關(guān)業(yè)務(wù)感興趣想要獲得聯(lián)系，可以聯(lián)系小編為你舉薦哦（小林：17328213296，微信同號(hào)）。

作者：粉體圈小白