等離子燒結爐的放電等離子燒結(SPS)技術是制備功能材料的一種全新技術,它具有升溫速度快、燒結時間短、組織結構可控、節能環保等鮮明特點,可用來制備金屬材料、陶瓷材料、復合材料,也可用來制備納米塊體材料、非晶塊體材料、梯度材料等。 等離子體是宇宙中物質存在的一種狀態,是除固、液、氣三態外物質的第四種狀態。所謂等離子體就是指電離程度較高、電離電荷相反、數量相等的氣體,通常是由電子、離子、原子或自由基等粒子組成的集合體。
等離子體一般分兩類:
一類是高溫等離子體或稱熱等離子體(亦稱高壓平衡等離子體),此類等離子體中,粒子的激發或是電離主要是通過碰撞實現,當壓力大于1.33×104Pa時,由于氣體密度較大,電子撞擊氣體分子,電子的能量被氣體吸收,電子溫度和氣體溫度幾乎相等,即處于熱力學平衡狀態。
另一類是低溫等離子體(亦稱冷等離子體),在低壓下產生,壓力小于1.33×104Pa時,氣體被撞擊的幾率減少,氣體吸收電子的能量減少,造成電子溫度和氣體溫度分離,電子溫度比較高(104K)而氣體的溫度相對比較低(102-103K),即電子與氣體處于非平衡狀態。氣體壓力越小,電子和氣體的溫差就越大。
放電等離子體燒結技術由于強脈沖電流加在粉末顆粒間,因此可產生諸多有利于快速燒結的效應。其相比常規燒結技術,放電等離子體燒結融等離子活化、熱壓、電阻加熱為一體,升溫速度快、燒結時間短、燒結溫度低、晶粒均勻、有利于控制燒結體的細微結構、獲得材料的致密度高,并且有著操作簡單、再現性高、安全可靠、節省空間、節省能源及成本低等優點。