Iskrowe spiekanie plazmowe (SPS): teoria i praktyka

• Autorzy: Garbiec D.

Identyfikatory

DOI

10.15199/28.2015.2.2

Warianty tytułu

EN

Spark plasma sintering: theory and practise

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy omówiono metodę iskrowego spiekania plazmowego. Przedstawiono rys historyczny spiekania rezystancyjnego oraz etapy rozwoju technologii spiekania z wykorzystaniem silnoprądowych impulsów prądu stałego. Zaprezentowano schemat urządzenia do iskrowego spiekania plazmowego oraz opisano jego budowę. Przedstawiono obecny stan wiedzy na temat mechanizmu spiekania z wykorzystaniem silnoprądowych impulsów prądu stałego oraz wskazano zastosowanie metody iskrowego spiekania plazmowego, jak i jej dalszy rozwój. W pracy zaprezentowano parametry urządzenia SPS znajdującego się w Instytucie Obróbki Plastycznej w Poznaniu. Przedstawiono wyniki badań nad materiałami, które spiekano w Instytucie Obróbki Plastycznej od roku 2011. Wykazano, iż metodą SPS jest możliwe spiekanie materiałów jedno- i wielofazowych, których poszczególne komponenty różnią się temperaturą topnienia, gęstością i wielkością cząstek.

EN

The study discusses the method of Spark Plasma Sintering (SPS). It presents a historical outline of resistance sintering, and the developmental stages of sintering technology using high-current DC pulses. The material presents a schematic illustration of a spark plasma sintering furnace, and describes its construction approach. It also enables the reader to gain some awareness as to the current levels of knowledge found – with regards to the mechanism of sintering using high-current DC pulses – and, the method of spark plasma sintering and possible future developments in this field. The analysis presented in this paper utilizes parameters of the SPS device located at the Metal Forming Institute in Poznan. It describes results of tests carried out on materials which have been sintered at the Metal Forming Institute, since 2011. It has been shown, that it is possible to perform sintering using the SPS method on one or multiphase materials, which the individual components differ in melting point, density and particle size.

Słowa kluczowe

PL

iskrowe spiekanie plazmowe; ciepło Joule'a; kompozyt

EN

spark plasma sintering; Joule's heat; composite

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 36, nr 2
• Strony: 60--64
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys.

Twórcy

autor

Garbiec D.

• Instytut Obróbki Plastycznej, Poznań

Bibliografia

• [1] Somiya S.: Handbook of advanced ceramics. Elsevier (2013).
• [2] Michalski A., Rosiński M.: Metoda impulsowo-plazmowego spiekania: podstawy i zastosowanie. Inżynieria Materiałowa 1 (2010) 7÷11.
• [3] Hulbert D. M., Anders A., Andersson J., Lavernia E. J., Mukherjee A. K.: A discussion on the absence of plasma in spark plasma sintering. Scripta Materialia 60 (2009) 835÷838.
• [4] Song S., Wang Z., Shi G.: Heating mechanism of spark plasma sintering. Ceramics International 2 (2013) 1393÷1396.
• [5] http://www.sintering.pl/index.php?option=com_content&task= view&id=11&Itemid=29 (28.10.2014).
• [6] Ûrovskih A. S., Demakov S. L., Kolosova E. V.: Osobennosti struktury i fazovogo sostava sloistogo materiala Ti-23Al-26Nb/Al, polčennogo metodom plazmenno-iskrovogo spekaniâ. Metallovedenie i Termičeskaă Obrabotka 9 (2012) 35÷40.
• [7] Trombini V., Pallone E. M. J. A., Anselmi-Tamburini U., Munir Z. A., Tomasi R.: Characterization of alumina matrix nanocomposite with ZrO2 inclusions densified by spark plasma sintering. Materials Science and Engineering A 501 (2009) 26÷29.
• [8] Liu L., Hou Z., Zhang B., Ye F., Zhang Z., Zhou Y.: A new heating route of spark plasma sintering and its effect on alumina ceramic densification. Materials Science and Engineering A 559 (2013) 462÷466.
• [9] Voisin T., Durand L., Karnatak N., Le Gallet S., Thomas M., Le Berre Y., Castagné J. F., Couret A.: Temperature control during Spark Plasma Sintering and application to up-scalling and complex shaping. Journal of Materials Processing Technology 213 (2013) 569÷278.
• [10] Santanach J. G., Estournès C., Weibel A., Chevallier G., Bley V., Laurent C., Peigney A.: Influence of pulse current during Spark Plasma Sintering evidenced on reactive alumina-hematite powders. Journal of the European Ceramic Society 31 (2011) 2247÷2254.
• [11] Santanach J. G., Weibel A., Estournès C., Yang Q., Laurent C., Peigney A.: Spark Plasma Sintering of alumina: Study of parameters, formal sintering analysis and hypotheses on mechanism(s) involved in densification and grain growth. Acta Materialia 59 (2011) 1400÷1408.
• [12] Hulbert D. M., Jiang D., Dudina D. V., Mukherjee A. K.: The synthesis and consolidation of hard materials by spark plasma sintering. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials 2 (2009) 367÷375.
• [13] Rosiński M., Michalski A., Oleszak D.: Nanokrystalicznej kompozyty NiAl-TiC spiekane metodą impulsowo-plazmową. Inżynieria Materiałowa 5 (2004) 820÷823.
• [14] Garbiec D., Rybak T., Heyduk F., Janczak M.: Nowoczesne urządzenie do iskrowego spiekania plazmowego proszków SPS HP D 25 w Instytucie Obróbki Plastycznej. Obróbka Plastyczna Metali 3 (2011) 221÷225.
• [15] Garbiec D., Heyduk F.: Spiekanie tytanu i hydroksyapatytu metodą iskrowego spiekania plazmowego. Hutnik–Wiadomości Hutnicze 8 (2012) 569÷574.
• [16] Garbiec D., Heyduk F., Wiśniewski T.: Wpływ temperatury spiekania na gęstość, mikrostrukturę i właściwości wytrzymałościowe stopu Ti6Al4V wytwarzanego metodą iskrowego spiekania plazmowego (SPS). Obróbka Plastyczna Metali 4 (2012) 265÷275.
• [17] http://www.thermaltechnology.com/newsevents.html?id=128 (28.10.2014).
• [18] Tokita M.: Industrial applications of advanced spark plasma sintering. American Ceramic Society Bulletin 2 (2006) 32÷34.