Spiekanie błyskowe

Błysk spiekania lub osocze iskra spiekania (SPS), pole wspierana spiekania technicznej (szybko) lub impulsowo prąd elektryczny spiekania (PECS) w języku angielskim, jest to metoda spiekanie podobne do prasowania na gorąco , ale z wykorzystaniem efektu Joule'a do ogrzewania proszku wstępnie zagęszczane w A wydrążony cylindryczny tygiel między dwiema elektrodami grafitowymi w atmosferze obojętnej lub w próżni, zespół jest poddawany ciśnieniu kilku megapaskali pod działaniem prasy hydraulicznej . Bezpośredni lub zmienny prąd kilku kilogram amperów , sprzężone lub nie, nakłada się pomiędzy elektrodami o napięciu kilku woltów . Jeżeli przewodność elektryczna proszku nie jest znacznie większa niż tygla, który go zawiera, pomiędzy proszkiem a tyglem musi znajdować się folia izolacyjna, aby kierować prąd elektryczny tylko w proszku.

Opór elektryczny w postaci proszku ma na skutek ogrzewania go mocno do przepływu prądu przez efekt Joule'a w odróżnieniu od konwencjonalnego prasowania na gorąco, w których proszek jest ogrzewana za pomocą elementów zewnętrznych. Pozwala to na bardzo duże prędkości grzania i chłodzenia (do 1000  K/min ), co skraca całkowity czas procesu do zaledwie kilkudziesięciu minut. Szybkość nagrzewania i chłodzenia skutkuje ograniczeniem wzrostu ziaren  (in), a tym samym zachowaniem rozdrobnienia mikrostruktury materiału, co optymalizuje właściwości mechaniczne - twardość , wytrzymałość na rozciąganie - materiału, którego gęstość przekracza 90% wartości teoretycznej po podgrzaniu do temperatury niższej niż wymagana dla tradycyjnego prasowania na gorąco.

Spiekanie błyskowe to wydajna metoda otrzymywania ceramiki o ulepszonych właściwościach z punktu widzenia magnetycznego, magnetoelektrycznego, piezoelektrycznego, termoelektrycznego, optycznego lub biomedycznego. Metoda ta jest również wykorzystywana do spiekania nanorurek węglowych przeznaczonych do opracowania elektrod emisyjnych z efektem polowym .

Uwagi i referencje

  1. (w) K. Sairam, JK Sonber Ch.Murthy TSR, C.Subramanian, RK Fotedar, P.Nanekar i RC Hubli , „  Wpływ iskrowego spiekania plazmowego na parametry zagęszczania i właściwości mechaniczne węglika boru  ” , International Journal of Refractory Metale i materiały twarde , obj.  42, Styczeń 2014, s.  185-192 ( DOI  10.1016 / j.ijrmhm.2013.09.004 , czytaj online )
  2. (en) A. Aubert, V. Loyau, F. i M. LoBue Mazaleyrat , „  Jednosiowa anizotropia i wzmocniona magnetostrykcja CoFe 2 O 4 wywołane przez reakcję pod ciśnieniem jednoosiowym z SPS  ” , Journal of the European Ceramic Society , tom.  37 N O  9,sierpień 2017, s.  3101-3105 ( DOI  10.1016/j.jeurceramsoc.2017.03.036 , czytaj online )
  3. (en) Alex Aubert, Vincent Loyau Frederick Mazaleyrat i Martino LoBue , „  Wzmocnienie efektu magnetoelektrycznego w multiferroicznych CoFe 2 O 4 / PZT Bilayer przez indukowaną jednoosiową anizotropię magnetyczną  ” , IEEE Transactions on Magnetics , tom.  53 N O  112017, s.  1-5 ( DOI  10.1109/TMAG.2017.2696162 , czytaj online )
  4. (w) Jing-Feng Li, Ke Wang, Bo-Ping Zhang i Li-Min Zhang , „  Właściwości ferroelektryczne i piezoelektryczne drobnoziarnistego Na 0,5 K 0,5 NbO 3 Bezołowiowa ceramika piezoelektryczna przygotowana przez Spark Plasma Sintering  ” , Journal of the American Ceramic Society , tom.  89 N O  2Luty 2006, s.  706-709 ( DOI  10.1111 / j.1551-2916.2005.00743.x , czytaj online )
  5. (w) Heng Wang Jing-Feng Li, Ce-Wen Nan i Min Zhou , „  Wysoka wydajność Ag 0,8 Pb 18 + x SbTe 20 termoelektryczne materiały sypkie wytwarzane przez mechaniczne stapianie i spiekanie w plazmie iskrowej  ” , Applied Physics Letters , tom.  88 N O  9,2006Artykuł n o  092104 ( DOI  10,1063 / 1.2181197 , czytać online )
  6. (w) Byung-Nam Kim, Keijiro Hiraga, Koji Morita i Hidehiro Yoshida , „  Spiekanie plazmowe przezroczystego tlenku glinu Spark  ” , Scripta Materialia , tom.  57, n o  7, październik 2007, s.  607-610 ( DOI  10.1016 / j.scriptamat.2007.06.09 , przeczytaj online )
  7. (w) YW Gu, NH Loh, KA Khor, SB Tor i P. Cheang , „  Spiekanie proszków hydroksyapatytowych za pomocą iskry plazmowej  ” , Biomateriały , tom.  23, n o  1, styczeń 2002, s.  37-43 ( PMID  11762852 , DOI  10.1016/S0142-9612 (01) 00076-X , czytaj online )
  8. (w) Pejman Hojati-Talemi, Aravindaraj G. Kannan i George P. Simon , „  Fuzja nanorurek węglowych do wytwarzania emisji katod polowych  ” , Carbon , tom.  50 N O  2 luty 2012, s.  356-361 ( DOI  10.1016 / j.carbon.2011.07.058 , czytaj online )