Лабораторія іскро-плазмового спікання

Метод іскрового плазмового спікання (Spark Plasma Sintering, SPS) — це сучасна технологія, яка використовується для отримання деталей з різних матеріалів, таких як метали, кераміка, композити та інші.

Застосування SPS:

1. Авіаційна та космічна промисловість:
   • Виготовлення деталей з високоміцних сплавів і композитів, які витримують високі температури та механічні навантаження.
2. Медична індустрія:
   • Виробництво імплантатів і медичних інструментів з біосумісних матеріалів.
3. Енергетика:
   • Створення компонентів для ядерних реакторів, сонячних батарей і термоелектричних генераторів.
4. Електроніка:
   • Виготовлення електронних компонентів і матеріалів з високою теплопровідністю та електропровідністю.
5. Автомобільна промисловість:
   • Виробництво високоефективних деталей двигунів і трансмісій.

В лабораторії реалізована революційна високошвидкісна технологія ущільнення порошкових матеріалів, відома як іскро-плазмове (електророзрядне) спікання (ІПС) – Spark Plasma Sintering (SPS).

  Лабораторія оснащена SРS-установкою типу КСЕ®-FCT HP D 25-SD. Обладнання придбано за міжнародним проектом NATO ISEG.NUKR.SFP 985120 (NATO SPS Grant) «Infrared Transparent Ceramic Windows for High-Speed Vehicles» / «Інфрачервоні прозорі керамічні вікна для швидкісних транспортних засобів».

SРS-установка типу КСЕ®-FCT HP D 25-SD обладнана 25 тонним пресом; вакуумною камерою (з можливістю використання інертного газу). Контроль температури здійснюється за допомогою термопари або пірометра.

У SPS технології ущільнення порошку використовується імпульсний постійний струм з високим значенням сили струму для швидкого та рівномірного розподілу енергії іскрової плазми між частинками. Система ІПС дозволяє обробляти електропровідні, діелектричні і композитні матеріали до будь-якого ступеня щільності, включаючи ущільнення до безпористого стану, з високою однорідністю структури по об’єму. Дана технологіє є над ефективною при отриманні високощільних наноструктурних матеріалів, оскільки дозволяє проводити нагрів до температури консолідації зі швидкістю до 500 °С/хв.
      Теорія іскро-плазмового спікання (ІПС) заснована на явищі електричного іскрового розряду, коли імпульс струму високої енергії миттєво породжує іскрову плазму при високих локальних температурах (до 10000 °С) між частинками. Вважають, що саме такий процес забезпечує випаровування домішок та оксидних плівок з поверхні частинок, чим значно підвищує швидкість консолідації. Більш того Джоулево тепло, що концентрується на поверхні частинок може викликати пластичну деформацію, яка сприяє досягненню високої щільності.
     

Переваги методу іскро-плазмового спікання:
• Рівномірний розподіл температури по об’єму зразку;
• Повна щільність і контрольована пористість;
• Отримання високощільних порошкових композицій з підвищеними фізико-механічними властивостями;
• Попередня формовка та/або використання пластифікатора-зв’язки НЕ потрібні;
• Рівномірне спікання широкого спектру будь яких однорідних і різнорідних матеріалів (металевих, керамічних, композиційних);
• Мінімальне зростання зерен завдяки можливості цілеспрямованого контролю їх швидкості росту;
• Можливість спікання наноматеріалів без істотного зростання зерна;
• Мінімальний вплив на мікроструктуру;
• Зручність використання;
• Короткий час робочого циклу – до 300 сек;
• Випаровування наявних домішок;
• Виготовлення деталі відразу в остаточній формі і отримання профілю, близького до заданого;
• Низькі виробничі витрати.