粉末冶金生產(chǎn)

SPS燒結(jié)時脈沖電流通過粉末顆粒如圖2所示。在SPS燒結(jié)過程中，電極通入直流脈沖電流時瞬間產(chǎn)生的放電等離子體，使燒結(jié)體內(nèi)部各個顆粒均勻的自身產(chǎn)生焦耳熱并使顆粒表面活化。與自身加熱反應(yīng)合成法（SHS）和微波燒結(jié)法類似，SPS是有效利用粉末內(nèi)部的自身發(fā)熱作用而進(jìn)行燒結(jié)的。SPS燒結(jié)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。與HP相比，SPS技術(shù)的燒結(jié)溫度可降低100～200℃[13]。

鐵電材料

用SPS燒結(jié)鐵電陶瓷PbTiO3時，在900～1000℃下燒結(jié)1～3min,燒結(jié)后平均顆粒尺寸<1μm，相對密度超過98%。由于陶瓷中孔洞較少[31]，因此在101～106HZ之間介電常數(shù)基本不隨頻率而變化。

用SPS制備鐵電材料Bi4Ti3O12陶瓷時，在燒結(jié)體晶粒伸長和粗化的同時，陶瓷迅速致密化。用SPS容易得到晶粒取向度好的試樣，可觀察到晶粒擇優(yōu)取向的Bi4Ti3O12陶瓷的電性能有強(qiáng)烈的各向異性[32]。

用SPS制備鐵電Li置換IIVI半導(dǎo)體ZnO陶瓷，使鐵電相變溫度Tc提高到470K，而以前冷壓燒結(jié)陶瓷只有330K[34]。

粉末冶金生產(chǎn)納米材料

致密納米材料的制備越來越受到重視。利用傳統(tǒng)的熱壓燒結(jié)和熱等靜壓燒結(jié)等方法來制備納米材料時，很難保證能同時達(dá)到納米尺寸的晶粒和完全致密的要求。利用SPS技術(shù)，由于加熱速度快，燒結(jié)時間短，可顯著抑制晶粒粗化。例如：用平均粒度為5μm的TiN粉經(jīng)SPS燒結(jié)（1963K，196～382MPa，燒結(jié)5min），可得到平均晶粒65nm的TiN密實(shí)體[3]。文獻(xiàn)[3]中引用有關(guān)實(shí)例說明了SPS燒結(jié)中晶粒長大受到極大限度的抑制，所制得燒結(jié)體無疏松和明顯的晶粒長大。從粉末粒度來看，要求各種粒度的粉末，粗粉末粒度有500~1000微米超細(xì)粉末粒度小于0。

在SPS燒結(jié)時，雖然所加壓力較小，但是除了壓力的作用會導(dǎo)致活化能力Q降低外，由于存在放電的作用，也會使晶粒得到活化而使Q值進(jìn)一步減小，從而會促進(jìn)晶粒長大，因此從這方面來說，用SPS燒結(jié)制備納米材料有一定的困難。

但是實(shí)際上已有成功制備平均粒度為65nm的TiN密實(shí)體的實(shí)例。在文獻(xiàn)[38]中，非晶粉末用SPS燒結(jié)制備出20～30nm的Fe90Zr7B3納米磁性材料。另外，還已發(fā)現(xiàn)晶粒隨SPS燒結(jié)溫度變化比較緩慢[7]，因此SPS制備納米材料的機(jī)理和對晶粒長大的影響還需要做進(jìn)一步的研究。粉末冶金技術(shù)具備顯著節(jié)能、省材、性能優(yōu)異、產(chǎn)品精度高且穩(wěn)定性好等一系列優(yōu)點(diǎn)，非常適合于大批量生產(chǎn)。