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高压放电等离子烧结的最新发展：当前应用、挑战和未来方向概述
摘要：放电等离子烧结（SPS），也称为脉冲电流烧结（PECS）或场辅助烧结技术（FAST），是一种在中等单轴压力（最大 0.15 GPa）和高温（高达 2500 °C）下烧结粉末的技术。与传统工艺相比，它可以在更低的烧结温度和更短的加工时间内实现陶瓷或金属粉末的完全致密化，为纳米材料致密化开辟了新的可能性，因此在过去几年中得到了广泛的应用。最近，通过将 SPS 与高压（高达 ~10 GPa）结合起来，出现了新的机遇。目前，一个广阔的令人兴奋的学术研究领域正在使用高压 SPS（HP-SPS）来调节烧结的各种参数，如晶粒生长、结构稳定性和化学反应性，从而实现亚稳态或难烧结材料的完全致密化。本综述总结了 HP-SPS 对烧结多种先进功能材料的各种好处。它介绍了各种 HP-SPS 技术的最新研究成果，特别强调了它们的相关计量学及其获得的主要突出成果。最后，在最后一节中，本综述列出了一些关于当前挑战和未来方向的观点，HP-SPS 领域在未来几年可能会取得重大突破。
将放电等离子烧结与高级建模相结合以实现工艺放大：向 DOE-NE 进行演示
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放电等离子烧结法制备AlN-MgO烧结体的精细...
摘要：采用放电等离子烧结技术制备了不同成分的AlN-MgO复合材料，系统研究了成分对其微观结构、热性能和力学性能的影响。AlN-MgO复合材料中MgO的成分控制在20～80wt％。结果表明，烧结过程中未发生相变，MgO和AlN晶格内形成了不同的固溶体。AlN-MgO复合材料的晶粒结构比烧结的纯AlN和MgO样品更细。透射电子显微镜分析表明，复合材料中既存在富氧、低密度的晶界，也存在含有尖晶石相的干净边界。 100 o C时烧结的纯AlN样品表现出最高的热导率（53.2 W/mK）和最低的热膨胀系数（4.47×10 -6 /K）；而烧结的纯MgO样品表现出中等的热导率（39.7 W/mK）和较高的热膨胀系数（13.05×10 -6 /K）。但随着AlN-MgO复合材料中MgO含量的增加，AlN-MgO复合材料的热导率从33.3降低到14.9 W/mK，而热膨胀系数普遍增加，随着MgO含量的增加从6.49×10 -6增加到10.73×10 -6 /K。MgO含量为60 wt％的复合材料整体表现出最好的力学性能。因此，AlN-MgO复合材料的成分和微观结构对其热性能和力学性能具有决定性的影响。
工艺参数对铝搅拌摩擦焊接与双峰微米和纳米增强氧化铝颗粒放电等离子烧结铝基复合材料循环行为的影响
了解氧化铝增强铝复合材料 (Al-A2O3) 的循环行为对于其在不同工业领域的进一步应用至关重要。本研究重点关注通过放电等离子烧结 (SPS) 方法和摩擦搅拌焊接 (FSW) 相结合生产的 Al-氧化铝纳米复合材料的循环行为。添加的氧化铝总含量为 10%，是纳米和微米粒子的组合，其比例因样品而异。使用光学显微镜 (OM)、扫描电子显微镜 (SEM) 和能量色散 X 射线光谱 (EDS) 表征 SPSed 样品的微观结构。表征了加工后的复合材料样品的微观结构并研究了其机械行为。微观结构研究表明，氧化铝的纳米粒子主要分布在晶粒边界和晶粒内部，而微米级粒子主要沉积在晶粒边界上。此外，还根据增强体尺寸和纳米粒子添加百分比分析了生产样品的硬度和拉伸性能。结果表明，纳米复合材料的力学性能和疲劳性能主要取决于初始阶段的材料性能和搅拌摩擦焊的应用条件，如转速和运动速度。纳米复合材料的断裂表面呈现出韧性-脆性复合断裂模式，韧窝更细，纳米弥散体的作用尤为突出。
机械合金化和放电等离子烧结制备先进锌镁合金
摘要：锌及其合金因具有增强的生物相容性而被视为制备可生物降解医疗器械（支架和骨固定螺钉）的有前途的材料。这些材料必须实现机械性能和腐蚀性能的理想组合，而合金化或热机械过程可能会影响这些性能。本文介绍了不同机械合金化 (MA) 参数对 Zn-1Mg 粉末成分的影响。同时，本研究描述了 MA 制备对 Zn-6Mg 和 Zn-16Mg 合金的影响。采用放电等离子烧结 (SPS) 法压实选定的粉末。随后，研究了它们的微观结构并测试了它们的力学性能。整个过程导致晶粒显着细化（Zn-1Mg 为 629 ± 274 nm）并形成新的金属间相（Mg 2 Zn 11 、MgZn 2 ）。烧结样品的压缩性能主要与合金元素的浓度有关，浓度增加导致强度提高但延展性变差。根据所得结果，Zn-1Mg合金的性能最好。
通过放电等离子烧结和经典技术获得的多铁性 PFN-铁氧体复合材料的电物理特性
摘要 本研究获得了基于铁电磁 PbFe 1/2 Nb 1/2 O 3 粉末和铁氧体粉末（锌镍铁氧体，NiZnFeO 4 ）的多铁性（铁电-铁磁）复合材料（PFN-铁氧体）。陶瓷 PFN-铁氧体复合材料由 90% 粉末 PFN 材料和 10% 粉末 NiZnFeO 4 铁氧体组成。陶瓷粉末采用传统工艺方法合成，采用粉末煅烧，而复合粉末的致密化（烧结）采用两种不同的方法进行：（1）自由烧结法（FS）和（2）放电等离子烧结（SPS）。对复合 PFN-铁氧体样品进行了热测试，包括直流电导率和介电性能。此外，还在室温下测试了复合材料样品的 XRD、SEM、EDS (能量色散谱) 和铁电性能 (磁滞回线)。在工作中，对用两种方法获得的 PFN-铁氧体复合材料样品的测量结果进行了比较。多铁性陶瓷复合材料的 X 射线检查证实了来自复合材料铁电 (PFN) 基质的强衍射峰以及由铁氧体组分引起的弱峰。同时，研究表明不存在其他不良相。这项研究的结果表明，通过两种不同的烧结技术 (自由烧结法和放电等离子烧结技术) 获得的陶瓷复合材料可以成为功能应用的有前途的材料，例如，用于磁场和电场传感器。
新型直流辉光放电等离子体装置的特性...
（DC-GDPAU）是一个直流辉光放电等离子体实验，由艾因夏姆斯大学（埃及）物理系设计、建立和运行。该实验的目的是通过将印刷电路板（PCB）暴露于等离子体来研究和改善它的某些特性。该装置由圆柱形放电室组成，其中固定有可移动的平行圆形铜电极（阴极和阳极）。它们之间的距离为12厘米。该等离子体实验在氩气的低压范围（0.15 - 0.70 Torr）下工作，最大直流电源为200 W。在两个电极之间每厘米处测量和计算了等离子体的帕申曲线和电等离子体参数（电流、伏特、功率、电阻）。此外，使用双朗缪尔探针获得了不同径向距离下的电子温度和离子密度。电子温度（KT e ）保持稳定在6.58至10.44 eV范围内；而离子密度（ni ）范围为0.91×10 10 cm −3 至1.79×10 10 cm −3 。采用数字光学显微镜（800倍）比较等离子体暴露前后对电路布局成形的影响。实验结果表明，等离子体暴露后电导率增加，铜箔表面的粘附力也有所改善。电导率的显著增加与样品表面的位置以及暴露时间直接相关。这表明所获得的结果对于开发用于不同微电子设备（如航天器上的设备）的PCB制造非常重要。