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利用類似于shs電場ji活作用的sps技術(shù),對陶瓷、復合材料和梯度材料的合成和致密化同時進行,可得到65nm的納米晶,粉末冶金壓制成型,比shs少了一道致密化工序[22]。利用sps可制備大尺寸的fgm,目前sps制備的尺寸較大的fgm體系是zro2(3y)/不銹鋼圓盤,粉末冶金,尺寸已達到100mm×17mm[23]。
用普通燒結(jié)和熱壓wc粉末時必須加入添加劑,而sps使燒結(jié)純wc成為可能。用sps制備的wc/mo梯度材料的維氏硬度(hv)和斷裂韌度分別達到了24gpa和6mpa·m1/2,-減輕由于wc和mo的熱膨脹不匹配而導致熱應力引起的開裂[24]。
粉末冶金技術(shù)的優(yōu)勢
1、絕大多數(shù)難熔金屬和化合物,假合金,多孔材料只能用粉末冶金法制造。
2、由于粉末冶金方法可以壓制成終尺寸的緊湊型,并且不需要或不需要后續(xù)的機械加工,可以-節(jié)省金屬,降低產(chǎn)品成本。粉末冶金制造的產(chǎn)品,鐵基粉末冶金,金屬損失僅為1-5%,而在生產(chǎn)中使用的普通鑄造方法,金屬損失可能會達到80%以上。
3、由于粉末冶金技術(shù)在生產(chǎn)過程中材料不熔化,不混合由坩堝和脫氧劑引起的雜質(zhì),一般在真空和還原氣氛中燒結(jié),不怕氧化,也不會發(fā)生任何物質(zhì)污染,因此可以制備高純度材料。
4、粉末冶金法可以-材料組成比的精度和均勻性。
5、粉末冶金適用于生產(chǎn)相同形狀和數(shù)量的產(chǎn)品,-是齒輪等產(chǎn)品的高加工成本,粉末冶金工藝可-降低生產(chǎn)成本。
梯度材料
功能梯度材料(fgm)的成分是梯度變化的,各層的燒結(jié)溫度不同,粉末冶金成型,利用傳統(tǒng)的燒結(jié)方法難以一次燒成。利用cvd、pvd等方法制備梯度材料,成本-,也很難實現(xiàn)工業(yè)化。采用階梯狀的石磨模具,由于模具上、下兩端的電流密度不同,因此可以產(chǎn)生溫度梯度。利用sps在石磨模具中產(chǎn)生的梯度溫度場,只需要幾分鐘就可以燒結(jié)好成分配比不同的梯度材料。目前sps成功制備的梯度材料有:不銹鋼/zro2;ni/zro2;al/高聚物;al/植物纖維;psz/t等梯度材料。
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