스파크 플라즈마 소결(SPS)이라고도 하는 스파크 소결 방식은 분말 야금 기술입니다. 고에너지 전기 스파크를 사용하여 기존 방식에 비해 더 낮은 온도에서 더 짧은 시간에 재료를 소결합니다.
4가지 핵심 포인트 설명
1. SPS의 메커니즘
SPS에서는 일반적으로 흑연으로 만들어진 전도성 압력 다이를 통해 전류가 흐릅니다. 소결되는 재료가 전도성인 경우 전류도 통과합니다.
다이가 열원 역할을 하여 시료에 내부 및 외부 가열을 모두 제공합니다. 이 이중 가열 메커니즘은 매우 빠른 가열 속도와 짧은 공정 주기를 가능하게 합니다.
2. SPS의 장점
펄스 전류와 "스파크 플라즈마 효과"를 사용하여 매우 빠른 가열 시간과 짧은 공정 주기를 가능하게 합니다. 이러한 빠른 공정은 입자 성장을 억제하고 평형 상태에 도달하는 것을 방지합니다.
SPS는 일반적으로 기존 소결 방법보다 수백도 낮은 소결 온도를 필요로 합니다. 이는 고온에서 성능이 저하될 수 있는 소재에 유리할 수 있습니다.
3. SPS의 공정 단계
이 공정은 분말 입자 사이의 전기 방전이 입자 표면을 섭씨 수천도까지 국부적으로 순간적으로 가열하는 플라즈마 가열로 시작됩니다.
고온으로 인해 입자 표면에 농축된 불순물이 기화되어 표면이 정화되고 활성화됩니다.
정화된 입자의 표면층은 녹아 서로 융합되어 입자 사이에 '목'을 형성합니다. 이는 밀도화 공정에서 중요한 단계입니다.
4. 응용 분야 및 혁신
SPS는 금속 재료, 세라믹 재료, 복합 재료 등 다양한 재료를 준비하는 데 사용됩니다. 특히 Al2O3 및 Y2O3와 같은 첨가제를 소결 보조제로 사용할 때 고밀도 실리콘 카바이드 세라믹을 제조하는 데 효과적입니다.
스파크 소결의 개념은 1960년대의 초기 연구에서 20세기 후반에 플라즈마 활성화 소결(PAS) 및 스파크 플라즈마 소결(SPS)과 같은 고급 시스템의 개발로 발전해 왔습니다.
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