標題：脈沖電流燒結機理金屬制樣樣品分析顯微鏡
信息分類:站內新聞
作者:yiyi發(fā)布
時間:2019-3-9 3:00:55
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正文:
脈沖電流燒結能夠在相同的燒結溫度下獲得致密度較高的塊體材料，
這是由其燒結機理所決定的。脈沖電流燒結是通過在粉體兩端直接施加脈
沖電流來實現(xiàn)燒結，在脈沖電流作用下粉末顆粒間有放電現(xiàn)象，在此過程
中，粉末顆粒表面的氧化層被擊穿，粉末表層得到凈化，促進了物質擴散
和傳遞，從而加速了材料的致密化。
另一方面，大脈沖電流能夠通過減小形核勢壘來增大形核率，引起晶
粒細化。因此PCS能夠在相同的燒結溫度下制備晶粒更加細小的塊體材料。
在兩組材料中，較大的氧化鋁顆粒皆沿NiAl晶界分布。高倍下的觀察
可以發(fā)現(xiàn)部分較小的氧化鋁顆粒( <50 nm)被包裹在NiAI晶粒中，形成“內
晶型”結構。進一步的觀察可以發(fā)現(xiàn)，HPS - 1200中的氧化鋁顆粒依然保
持了粉末中氧化鋁顆粒的不規(guī)則外形，而PCS - 1200中的氧化鋁顆粒卻有
明顯的球化。氧化鋁顆粒的球化是個值得關注的現(xiàn)象，因為1200℃的燒結
溫度遠低于氧化鋁的熔點，并不足以使其軟化，其球化機理必然來自PCS獨
特的燒結機制。
目前，關于脈沖電流燒結的機理還存在一定的爭議，其燒結的中間過
程還有待進一步研究。盡管如此，多數(shù)研究人員認為粉末顆粒的間隙以及
粉末顆粒的接觸部分存在由電場誘導的正負極，在脈沖電流的作用下，正
負電極間放電并激發(fā)等離子體，從而促進燒結的進行。燒結過程中，流經(jīng)
粉體的電流在粉末顆粒間誘發(fā)放電現(xiàn)象并激發(fā)等離子體，等離子體和高速
反向運動的粒子流對粉末顆粒表面產(chǎn)生巨大的沖擊力，使顆粒表面吸附的
氣體逸散，并擊穿顆粒表面的氧化膜，使粉末得到凈化和活化。同時，高
能粒子的轟擊會在顆粒表面產(chǎn)生瞬時局部高溫，使顆粒表面發(fā)生熔化和蒸
發(fā)并形成“頸部”；隨著熱量的傳遞，“燒結頸”迅速冷卻，使頸部的蒸
汽壓迅速降低，蒸發(fā)的氣相物質在頸部重新凝聚，從而實現(xiàn)蒸發(fā)一凝聚傳
遞過程。熔融狀的燒結頸部和粉末顆粒間的網(wǎng)絡狀“橋連”，證實了燒結
過程中局部高溫的存在。。需要指出的是，燒結過程中的脈沖放電和由此
產(chǎn)生的瞬間局部高溫也正是氧化鋁顆粒的球化機理。機械合金化后，氧化
鋁顆�；蚯度隢iAI粉末的表面形成突起，或以獨立形式存在，這兩種存在
方式都具有尖銳的幾何特征。在PCS燒結過程中，脈沖放電所產(chǎn)生的瞬時高
溫可能高達幾千攝氏度，甚至上萬攝氏度，根據(jù)放電過程的尖端效應，放
電現(xiàn)象將會更易于在尖銳的部分進行，這些部位會被瞬時高溫熔化。并在
隨后的燒結壓力作用下發(fā)生變形，使該部位的尖銳化程度降低。因而，經(jīng)P
CS燒結所制備的材料中的氧化鋁顆粒發(fā)生明顯的球化，呈近球形的規(guī)則外
形。
出自http://www.bjsgyq.com/北京顯微鏡百科
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