【摘要】 近年来,由于微波烧结技术具有快速加热、细化晶粒等特性,该技术已引起研究者的极大兴趣,然而,微波具有选择性加热的特性,如对吸收微波能较弱的材料进行烧结时,则需添加辅助性手段,从中也显示了微波烧结的不足之处。
近年来,由于微波烧结技术具有快速加热、细化晶粒等特性,该技术已引起研究者的极大兴趣,然而,微波具有选择性加热的特性,如对吸收微波能较弱的材料进行烧结时,则需添加辅助性手段,从中也显示了微波烧结的不足之处。而采用等离子体进行烧结,则避免了上述的缺点,因此等离子体烧结材料的研究具有实际立用价值。等离子体烧结是 Bennett等人1968年提出的,他们采用微波诱导等离子体放电(MIP)。此后又有研究人员在此基础上使用了空心阴极放电等离子体技术(HCD)。Johnson等人则采用了诱导耦合等离子体(ICP)烧结技术。上述三种方法产生等离子体的方式不同,但三种方法均是以等离子体作为热源将试样加热烧结的。
其中在微波诱导等离子体放电烧结中,等离子体一般由2450MHz的微波诱导产生;诱导耦合等离子体烧结方法中,等离子体由与5MHz射频发生器相连的诱导线圈耦合产生,一般,当将线圈电压加至6.0~7.0kV时,开始产生等离子体,电压和频率的大小取决于采用何种等离子体载体;而空心阴极放电等离子体中等离子体则是由直流(DC)电源产生的,一般加在两极间的电压为2~3kV,电流为1A,空心阴极产生辉光放电激发等离子体使试样烧结,为了避免产生弧光,通常要缓慢加到所需的高压。
H2、O2、N2、Ar和空气均可作为等离子载体,在同等条件下,N2等离子体具有最高的温度和稳定性,其次为O2和H2,而Ar气产生的烧结温度较低且稳定性较差。一般双原子气体的加热特性要优于单原子气体。
等离子体烧结过程中,准确测量烧结温度是一个比较困难的问题。原因如下:①产生等离子体的微波或高频波严重干扰金属热电偶,从而无法准确测量温度;②由于等离子体发光和石英管遮挡的干扰,用光学高温测温计将生产较大的误差;③试样表面的散射系数在烧结过程中不断发生变化也引起温度测量的误差。
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