방전 플라즈마 소결로전자장에서 발생하는 플라즈마 에너지를 이용해 재료를 가열하고 소결하는 설비다.이 설비는 고주파 방전 기술을 채용하여 기체를 플라즈마로 전환시켜 플라즈마에서 고에너지 전자를 발생시켜 재료의 표면과 내부에 격렬한 충돌을 발생시켜 빠른 가열과 소결을 실현한다.방전 플라즈마 소결로는 재료 가공, 표면 코팅, 신소재 연구 개발 등 분야에 광범위하게 응용되며, 가열 속도가 빠르고 온도가 균일하며 에너지 소모가 낮고 오염이 적은 것이 특징이다.
장치 준비 및 매개 변수 설정:
몰드 및 샘플 장전:
흑연 금형 (내온 ≥ 1600 ℃) 을 사용하여 파우더가 균일하게 충전되고 밀도가 적당하도록 보장하여 국부적으로 퇴적되어 소결이 고르지 않도록 한다.
금형의 내경은 샘플 크기와 일치해야 하며, 보통 5~10% 의 수축 여유를 남겨 두어야 한다.
프로세스 매개변수 설정:
온도: 재료의 용해점 설정 (예를 들어 금속재료는 용해점의 0.5~0.7배, 도자기재료는 200~500℃ 낮을 수 있음) 에 근거한다.
압력: 보통 30-50MPa, 탄화붕소와 같은 경질 재료는 더 높은 압력을 필요로 한다.
전류: 펄스 전류 범위 5000-25000A, 재료 전도성에 따라 조정해야 한다.
시간: 보온 시간 1-7분, 결정 입자의 조화를 피한다.
소결 프로세스 제어:
온도 상승 단계:
계단식 온도 상승 (예: 600 ℃ 이하 ≤ 100 ℃ /min, 고온 지역은 500-1000 ℃ /min) 을 채택한다.
펄스 전류는 코크스 열을 통해 빠르게 가열되며, 동시에 전기 이동과 전기 가소성 효과를 활성화한다.
플라즈마와 치밀화:
펄스 전류는 입자 간극에서 국부적인 고온 (10000 ℃ 에 달함) 을 발생시켜 표면의 증발과 원자의 확산을 촉진한다.
압력과 전류가 협동작용하여 공극제거를 가속화하여 밀도가 98% 이상에 달한다.
냉각 및 탈모:
프로그램 냉각 (예: 5-10 ℃/min), 열 응력으로 인해 샘플이 갈라지는 것을 피합니다.
200 ℃ 까지 냉각하면 아래에서 모형을 열 수 있어 흑연 금형의 산화를 방지할 수 있다.