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