Le frittage par plasma étincelant (SPS) est une technique de frittage sophistiquée. Elle associe une pression uniaxiale à un courant continu pulsé de haute intensité et de faible tension. Cette méthode est particulièrement efficace pour le traitement d'une variété de matériaux. Il s'agit notamment de matériaux nanostructurés, de composites et de matériaux à gradient.
5 étapes clés du processus SPS
Création du vide
La première étape consiste à éliminer les gaz pour créer un environnement sous vide. Cette étape est cruciale pour garantir que les étapes suivantes se déroulent dans des conditions contrôlées. Il est exempt de toute interférence atmosphérique.
Application de la pression
Au cours de la deuxième étape, une pression uniaxiale est appliquée. Cette pression favorise le compactage des particules de matériau. Elle facilite leur alignement et leur interaction.
Chauffage par résistance
La troisième étape consiste à chauffer par résistance. Un courant continu pulsé est appliqué. Ce courant chauffe le matériau par résistance. Il crée un état local de haute température qui peut atteindre plusieurs milliers de degrés Celsius.
Refroidissement
La dernière étape est le refroidissement. On laisse le matériau refroidir dans des conditions contrôlées. Cela permet d'obtenir les propriétés finales souhaitées.
Mécanisme de la SPS
La technique SPS utilise un courant continu pulsé. Il s'agit d'une caractéristique distinctive des autres techniques de frittage. Le courant traverse directement la matrice en graphite et l'échantillon. Il chauffe le matériau par résistance.
Effet de plasma d'étincelles
Le terme "plasma d'étincelles" suggère la présence de plasma et de décharges électriques au cours du processus. Cependant, il n'existe pas de preuve univoque de ces phénomènes. Cela conduit à des débats continus sur la terminologie et les mécanismes.
Avantages de la technique SPS
La technologie SPS permet une densification rapide des matériaux. Elle permet d'obtenir des corps frittés de haute qualité à des températures plus basses et dans des délais plus courts que les méthodes de frittage traditionnelles. Le courant pulsé et la pression empêchent la croissance des particules. Cela permet de créer des matériaux avec des compositions et des propriétés uniques. La SPS est polyvalente. Elle peut être utilisée pour une large gamme de matériaux. Il s'agit notamment de poudres conductrices et non conductrices, de matériaux nanostructurés et de composites.
Contexte historique
Le concept de SPS a vu le jour au milieu du 20e siècle. Le premier brevet a été déposé par Inoue. Le terme SPS a été introduit plus tard par les fabricants japonais de machines commerciales. Au départ, la technique était populaire au Japon et dans quelques autres pays d'Extrême-Orient. Elle s'est ensuite répandue dans les pays occidentaux. Elle est particulièrement utilisée dans les instituts de recherche et les environnements industriels.
Études scientifiques
Les études de SW Wang et LD Chen ont exploré le frittage SPS sur de la poudre de Cu conductrice et de la poudre d'Al2O3 non conductrice. Ces études mettent en évidence l'efficacité du frittage par plasma étincelant pour obtenir une densification et des propriétés matérielles uniques.
En résumé, le frittage par plasma étincelant (SPS) est une technique de frittage très efficace. Elle tire parti de la pression uniaxiale et du courant continu pulsé pour obtenir une densification rapide et des propriétés matérielles uniques. Malgré les débats en cours sur les mécanismes exacts et la terminologie, le frittage par plasma s'est avéré être un outil précieux dans le traitement des matériaux. Ceci est particulièrement vrai pour les matériaux nanostructurés et les composites.
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