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  • 书名 放电等离子烧结技术及其在钛基复合材料制备中的应用
  • 书号 978-7-118-11584-0
  • 作者 张朝晖
  • 出版时间 2018年04月
  • 译者
  • 版次 1版1次
  • 开本 16
  • 装帧 精装
  • 出版基金 国防科技图书出版基金
  • 页数 168
  • 字数 202
  • 中图分类 TG146.23
  • 丛书名
  • 定价

放电等离子烧结(spark plasma sintering,SPS)技术,是在两电极间施加直流脉冲电流和轴向压力进行粉末烧结致密化的一种新型烧结技术。该技术起源于美国科学家Pa ntents在1933年发表的利用电火花或者脉冲电流来辅助粉末烧结或金属连接的研究论文。20 世纪60年代,日本在此基础上开发了更为先进的电火花烧结专利技术。1988年,日本住友石炭矿业公司推出了Dr SINTER 系列烧结炉,标志着SPS技术的商业化。2004年,日本成功研制出了压力达600t,脉冲电流为25000~40000A的第五代大型SPS装置以及集自动装料、预热成型、最终烧结为一体的隧道型SPS连续生产设备,促使SPS技术得以在世界各国民用工业及国防工业中得到迅速而广泛的应用。 SPS技术是一种快速、节能、环保的材料制备加工新技术。该技术区别于传统粉末冶金技术所采用的辐射加热方式,它在加压粉体粒子间直接通入直流脉冲电流,由火花放电瞬间产生的等离子体进行加热,并利用热效应、场效应等进行短时间烧结。SPS技术集等离子活化、热压、电阻加热为一体,具有升温速度快、烧结时间短、冷却迅速、外加压力和烧结气氛可控、节能环保等优点,可广泛用于磁性材料、功能梯度材料、纳米金属、金属陶瓷复合材料、非晶材料等一系列新型材料的烧结,并在纳米材料、陶瓷材料等采用常规方法难以实现致密化的材料制备中显示出了极大的优越性。瑞典学者采用SPS 技术制备陶瓷材料的研究成果发表在Nature杂志上,可以在短短几分钟内制备出先进陶瓷材料,被认为是陶瓷生产工艺的革命性变化。因此,SPS技术是一项具有重要工程应用价值和广泛应用前景的烧结技术。钛基复合材料由于具有高比强度、高比模量、优异的高温强度和抗蠕变性能、可靠的热稳定性、抗氧化性以及较高的疲劳强度,目前已成为一种极具发展潜力的航空航天结构材料和航天发动机材料。其中,连续纤维增强钛基复合材料虽然在航天航空领域显示出它巨大的应用潜力,但因其昂贵而复杂的制备过程以及性能上的各向异性难以推广应用。而原位生成的非连续增强钛基复合材料因其制备和加工工艺与钛合金相似,成本与钛合金材料接近,可望在航空航天和军工领域的许多高温结构中获得实际应用。TiB具有优秀的高温稳定性,可以与钛基体通过原位反应生成,并且热膨胀系数与钛基体很接近,因此被认为是钛基体的理想增强体。然而,采用熔炼或普通的粉末冶金技术,由于材料在高温区滞留的时间过长,TiB晶须严重粗化,因此大幅度降低了其增强效率。利用SPS技术火花放电、快速升降温的巨大优势,可以有效抑制烧结过程中增强相及基体晶粒的长大粗化,能在短时间内制备具有较大长径比的TiB晶须增强钛基复合材料,从而使得复合材料的力学性能大幅提高,而制备成本却得到有效控制。因此,SPS技术有望成为未来高性能非连续增强钛基复合材料的主要制备生产技术。作者从国家“十一五”计划开始就致力于放电等离子烧结技术及金属基复合材料成型技术的研究,本书正是作者10余年来研究工作的总结。在多年艰苦的研究过程中,作者得到了中国工程院院士才鸿年教授以及北京理工大学材料学首席专家王富耻教授的很多理论指导,受益匪浅,在此向才鸿年院士和王富耻教授表示由衷的感谢!同时也感谢北京理工大学李树奎教授、程兴旺教授、马壮教授以及兵器工业集团第52研究所付克勤研究员、史洪刚研究员,国营第617厂的李文刚研究员、马瑞进高工等多位同行在作者研究过程中所给予的协助与支持。另外,在书稿成形及编辑过程中,王琳、程焕武、王扬卫、陈为为、薛云飞、张洪梅、姜开宇、苗杰、魏赛、王虎、胡正阳、宋奇、王浩、尹仕攀等博士均提供了支持与帮助,作者在此一并表示感谢!

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