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山东广和放电等离子烧结系统（SPS）、真空热压烧结炉、小型真空熔炼炉0531-5555608855556099

第30卷第11期武汉理工大学学报Vol.30No.11
2008年11月JOURNALOFWUHANUNIVERSITYOFTECHNOLOGYNov.2008

放电等离子技术制备陶瓷与复合材料

熊家国,熊焰,傅正义,王玉成
(武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室,武汉430070)

摘要:介绍了采用放电等离子烧结技术,以不同含量的CaF2为烧结助剂制备透明AlN陶瓷、以放电等离子烧结技术
制备多孔材料以及用放电等离子烧结技术进行合金材料界面的焊接。结果表明,放电等离子烧结技术能在短的时间制
备透光性能良好的透明陶瓷,短时、低温下制备孔隙均匀可控的多孔材料,以及在较低的焊结温度和保温时间上获得高
的焊结强度。
关键词:放电等离子烧结;透明陶瓷;多孔材料;焊接
中图分类号:TQ174文献标识码:A文章编号:16714431(2008)11001204

SparkPlasmaSinteringforCeramicandComposite

XIONGJiaguo,XIONGYan,FUZhengyi,WANGYucheng
(StateKeyLabofAdvancedTechnologyforMaterialsSynthesisandProcessing,
WuhanUniversityofTechnology,Wuhan430070,China)

Abstract:Sparkplasmasintering(SPS)preparedtransparentAlNceramicsbyusingdifferentcontentCaF2assinteringaids,
preparingporousmaterialsandweldingofalloyswereresearched.SPSshowsitsmeritswhichcouldpreparetransparentceramics
withhightransparencyinshorttime,prepareporousmaterialswithhomogeneousandcontrollableholeunderlowtemperaturein
shorttime,obtainquitestrongweldingjunctionunderlowweldingtemperatureandinshortsoakingtime,owingtoitsspecial
characters.
Keywords:sparkplasmasintering;transparentceramic;porousmaterials;welding

随着材料烧结技术的不断进步,20世纪90年代发展起来了一种材料快速制备新技术放电等离子
烧结(SparkPlasmaSintering,SPS)[1]。与传统的烧结方法相比,放电等离子烧结具有低温、快速、高效的特
点[25]。目前,该技术已应用于梯度材料、复相陶瓷、金属陶瓷、硬质工具等新材料的制备。作者通过用放电
等离子烧结技术在制备透明氮化铝陶瓷、多孔材料及焊接方面的应用实例进一步证明了其快速高效性。
1SPS制备透明AlN陶瓷[46]
经过放电等离子烧结(SPS)、磨制、抛光后得到的AlN陶瓷片(大约0.5mm)如图1所示。SPS烧结条
件下的样品呈现为浅褐色,均表现出了良好的透明度,样品下的字母清晰可见,表明AlN烧结体在可见光波
段是透明的。而HP烧结条件下,样品呈现为灰黑色,样品基本不透明,对着光源观察时呈现为半透明。
图1下方为各样品所对应的断面形貌扫描,可见在SPS烧结条件下的纯AlN烧结体中仍然可以观察到
少量气孔的存在,并且晶粒的形状不如其它样品呈较为规则的多面体,但是晶粒的尺寸较小,较为均匀。在

SPS条件下添加CaF2的样品中,由于CaF2的存在引入了液相烧结,因此晶粒生长完全,结构较为对称,呈多

收稿日期:20080710.
基金项目:国家自然科学基金(50272047).
作者简介:熊家国山东省济南市山大路126号科苑大厦12F(1962),男,博士生.Email:xjg@whut.传真：[phone]edu.cnhttp://www.sdghxx.cn
第30卷第11期熊家国,等:放电等离子技术制备陶瓷与复合材料13
山东广和放电等离子烧结系统（SPS）、真空热压烧结炉、小型真空熔炼炉0531-5555608855556099

面体紧密堆积,并且晶界清晰、洁净,