SPS燒結(jié)機(jī)理目前還沒有達(dá)成較為統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)，其燒結(jié)的中間過程還有待于
進(jìn)一步研究。
目前一般認(rèn)為：SPS過程除具有熱壓燒結(jié)的焦耳熱和加壓造成的塑性變形促
進(jìn)燒結(jié)過程外，還在粉末顆粒間產(chǎn)生直流脈沖電壓，并有效利用了粉體顆粒
間放電產(chǎn)生的自發(fā)熱作用，因而產(chǎn)生了一些SPS過程*的現(xiàn)象 。
SPS中施加直流開關(guān)脈沖電流的作用 ：
*，由于脈沖放電產(chǎn)生的放電沖擊波以及電子、離子在電場(chǎng)中反方向的高
速流動(dòng)，可使粉末吸附的氣體逸散，粉末表面的起始氧化膜在一定程度上被
擊穿，使粉末得以凈化、活化；
第二，由于脈沖是瞬間、斷續(xù)、高頻率發(fā)生，在粉末顆粒未接觸部位產(chǎn)生的
放電熱，以及粉末顆粒接觸部位產(chǎn)生的焦耳熱，都大大促進(jìn)了粉末顆粒原子
的擴(kuò)散，其擴(kuò)散系數(shù)比通常熱壓條件下的要大得多，從而達(dá)到粉末燒結(jié)的快
速化;
第三，ON- OFF快速脈沖的加入，使粉末內(nèi)的放電部位及焦耳發(fā)熱部件，都
會(huì)快速移動(dòng)，使粉末的燒結(jié)能夠均勻化。使脈沖集中在晶粒結(jié)合處是SPS過
程的一個(gè)特點(diǎn)。
SPS過程中，顆粒之間放電時(shí)，會(huì)瞬時(shí)產(chǎn)生高達(dá)幾千度至1萬度的局部高溫，
在顆粒表面引起蒸發(fā)和熔化，在顆粒接觸點(diǎn)形成頸部，由于熱量立即從發(fā)熱
中心傳遞到顆粒表面和向四周擴(kuò)散，頸部快速冷卻而使蒸汽壓低于其他部位
。
氣相物質(zhì)凝聚在頸部形成高于普通燒結(jié)方法的蒸發(fā)-凝固傳遞是SPS過程的另
一個(gè)重要特點(diǎn)。 晶粒受脈沖電流加熱和垂直單向壓力的作用，體擴(kuò)散、晶
界擴(kuò)散都得到加強(qiáng)，加速了燒結(jié)致密化過程，因此用較低的溫度和比較短的
時(shí)間可得到高質(zhì)量的燒結(jié)體。SPS過程可以看作是顆粒放電、導(dǎo)電加熱和加
壓綜合作用的結(jié)果。S. W. Wang和L. D.Chen等人分別對(duì)導(dǎo)電Cu粉和非導(dǎo)電
Al2O3粉進(jìn)行SPS燒結(jié)研究，認(rèn)為導(dǎo)電材料和非導(dǎo)電材料存在不同的燒結(jié)機(jī)理
，導(dǎo)電粉體中存在焦耳熱效應(yīng)和脈沖放電效應(yīng)，而非導(dǎo)電粉體的燒結(jié)，主要
源于模具的熱傳導(dǎo)。
放電等離子燒結(jié)的中間過程和現(xiàn)象十分復(fù)雜，許多科學(xué)家們對(duì)SPS的燒結(jié)過
程建立了模型。U.Anselmi-Tamburini等對(duì)SPS過程中的電流和溫度的分布進(jìn)
行了模擬，認(rèn)為溫度的分布和電流的分布緊密相關(guān)。
SPS設(shè)備為非常特殊的新型材料的制造提供了可能，諸如，
*可以再晶粒無顯著長大的狀態(tài)下燒結(jié)出納米材料，
*功能梯度材料
*復(fù)合材料
*碳化鎢或其他硬質(zhì)材料
*結(jié)構(gòu)陶瓷和功能陶瓷。
目前國內(nèi)SPS設(shè)備良莠不齊，對(duì)于進(jìn)行研究高校采用進(jìn)口設(shè)備。目前國
際上有多家SPS設(shè)備生產(chǎn)商，主要集中在美國、歐洲和日本。
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時(shí)間：2014-05-04
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