Spark plasma sintering (original) (raw)
Spark Plasma Sinterning (SPS) ist ein mit vergleichbares Sinterverfahren. Es ist auch unter den Synonymen "Feld-Aktiviertes Sintern" (FAST) und DC-Current Sintering bekannt. Der Name Spark Plasma-Sintern ist umstritten, da bei experimentellen Untersuchungen weder Funken ("Sparks") noch ein Plasma während der Sintervorgangs nachgewiesen werden konnten. Sinterverfahren dienen zur Kompaktierung von pulverförmigen Materialien zu technischen Keramiken.
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| dbo:abstract | Spark Plasma Sinterning (SPS) ist ein mit vergleichbares Sinterverfahren. Es ist auch unter den Synonymen "Feld-Aktiviertes Sintern" (FAST) und DC-Current Sintering bekannt. Der Name Spark Plasma-Sintern ist umstritten, da bei experimentellen Untersuchungen weder Funken ("Sparks") noch ein Plasma während der Sintervorgangs nachgewiesen werden konnten. Sinterverfahren dienen zur Kompaktierung von pulverförmigen Materialien zu technischen Keramiken. (de) Spark plasma sintering (SPS), also known as field assisted sintering technique (FAST) or pulsed electric current sintering (PECS), or plasma pressure compaction (P2C) is a sintering technique. The main characteristic of SPS is that the pulsed or unpulsed DC or AC current directly passes through the graphite die, as well as the powder compact, in case of conductive samples. Joule heating has been found to play a dominant role in the densification of powder compacts, which results in achieving near theoretical density at lower sintering temperature compared to conventional sintering techniques. The heat generation is internal, in contrast to the conventional hot pressing, where the heat is provided by external heating elements. This facilitates a very high heating or cooling rate (up to 1000 K/min), hence the sintering process generally is very fast (within a few minutes). The general speed of the process ensures it has the potential of densifying powders with nanosize or nanostructure while avoiding coarsening which accompanies standard densification routes. This has made SPS a good method for preparation of a range of materials with enhanced magnetic, magnetoelectric, piezoelectric, thermoelectric, optical or biomedical properties. SPS is also used for sintering of carbon nanotubes for development of field electron emission electrodes. Functioning of SPS systems is schematically explained in a video link. While the term "spark plasma sintering" is commonly used, the term is misleading since neither a spark nor a plasma is present in the process. It has been experimentally verified that densification is facilitated by the use of a current. SPS can be used as a tool for the creation of functionally graded soft-magnetic materials and it is useful in accelerating the development of magnetic materials. It has been found that this process improves the oxidation resistance and wear resistance of sintered tungsten carbide composites compared to conventional consolidation methods. (en) Le frittage flash, ou spark plasma sintering (SPS), field assisted sintering technique (FAST) ou pulsed electric current sintering (PECS) en anglais, est une méthode de frittage apparentée au pressage à chaud mais utilisant l'effet joule pour chauffer la poudre précompactée dans un creuset cylindrique creux entre deux électrodes en graphite sous atmosphère inerte ou sous vide, l'ensemble étant soumis à une pression de plusieurs mégapascals sous l'action d'une presse hydraulique. Un courant continu ou alternatif de plusieurs kiloampères, pulsé ou non, est appliqué entre les électrodes avec une tension de quelques volts. Si la conductivité électrique de la poudre n'est pas sensiblement supérieure à celle du creuset qui la contient, un film isolant doit être présent entre la poudre et le creuset afin de canaliser le courant électrique dans la poudre uniquement. La résistance électrique de la poudre a pour effet de la chauffer fortement au passage du courant par effet Joule, contrairement au pressage à chaud classique, dans lequel la poudre est chauffée par des éléments extérieurs. Ceci permet des vitesses de chauffage et de refroidissement très élevées (jusqu'à 1 000 K/min), ce qui réduit la durée totale du processus à quelques dizaines de minutes seulement. La rapidité du chauffage et du refroidissement a pour effet de limiter la (en) et donc de préserver la finesse de la microstructure du matériau, ce qui optimise les propriétés mécaniques — dureté, ténacité — du matériau, dont la densité dépasse 90 % de la valeur théorique après chauffage à une température inférieure à celle requise pour un pressage à chaud traditionnel. Le frittage flash est une méthode efficace pour obtenir des céramiques ayant des propriétés améliorées du point de vue magnétique, magnétoélectrique, piézoélectrique, thermoélectrique, optique ou biomédical. Cette méthode est également employée pour fritter les nanotubes en carbone destinés au développement d'électrodes d'émission par effet de champ. (fr) |
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