[实用新型]一种高效放电等离子体烧结模具

说明书

本实用新型公开了一种高效放电等离子体烧结模具，解决了若样品尺寸过大，所需要提供的脉冲电流强度越大，从而带来设备成本快速上升的问题，其技术方案要点烧结模具包括外包套、中间绝缘套、内发热套与复合上下压头，外包套由石墨或碳复合材料制成，但并不发热，中间绝缘套由氮化硼陶瓷制成，将电流阻断，避免流经外包套。内发热套由石墨制成，其用以与压头石墨材料相接触，形成电流通路，承担发热作用。复合上下压头由石墨与氮化硼复合而成，其中石墨部分承担导电发热作用，氮化硼部分起承压绝缘作用。

技术领域

本实用新型涉及放电等离子体烧结技术领域,更具体地说，它涉及一种高效放电等离子体烧结模具。

背景技术

放电等离子体烧结(Spark Plasma Sintering-SPS)是一种先进的材料烧结技术，它具有升温速度快、烧结时间短、组织结构可控、节能环保等鲜明特点，可用来制备金属材料、陶瓷材料、复合材料，也可用来制备纳米块体材料、非晶块体材料、梯度材料等，因而深受新材料研究的欢迎。

SPS烧结技术的核心是其所使用的直流脉冲电源产生的等离子体，在关于其原理的介绍中一般会说：它是一种利用通-断直流脉冲电流直接通电烧结的加压烧结法，通-断式直流脉冲电流的主要作用是产生放电等离子体、放电冲击压力、焦耳热和电场扩散作用，在SPS 烧结过程中，电极通入直流脉冲电流时瞬间产生的放电等离子体，使烧结体内部各个颗粒产生焦耳热并使颗粒表面活化，在SPS技术中，颗粒间的有效放电可产生局部高温，可以使表面局部熔化、表面物质剥落，高温等离子的溅射和放电冲击清除了粉末颗粒表面杂质(如去处表面氧化物等)和吸附的气体，加速了烧结过程。

但是，放电等离子体烧结炉能够制备的样品尺寸有限，这是因为如果样品尺寸过大，则需要的提供的脉冲电流强度也就越大，从而带来设备成本快速上升，能够高效利用脉冲电流，可以在较小的电流强度下实现较大尺寸样品的烧结制备。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种能够高效利用脉冲电流，可以在较小的电流强度下实现较大尺寸样品的烧结制备的高效放电等离子体烧结模具。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案:一种高效放电等离子体烧结模具，包括烧结模具，所述烧结模具包括外包套、中间绝缘套、内发热套与复合上下压头，所述外包套由石墨或碳复合材料制成，所述中间绝缘套由氮化硼陶瓷制成，所述内发热套由石墨制成，其用以与压头石墨材料相接触，形成电流通路，所述复合上下压头由石墨与氮化硼复合而成。

进一步设置为：所述烧结模具整体为圆柱形。

进一步设置为：所述复合上下压头的底面为平面。

进一步设置为:所述复合上下压头与内发热套的截面积保持一致。

综上所述，本实用新型具有如下优点：本实用新型的高效SPS烧结模具通过在烧结腔体内设置绝缘套，有效减小了脉冲电流流经模具的截面积，使模具系统电阻增大，发热效率提高，因此可以在较小电流强度下烧结更大尺寸的样品，提高了单炉次的样品量，从而相应地提高了生产效率。

附图说明

图1为实施例1的总体内部结构示意图；

图2为实施例1A处的剖视图；

图3为实施例1B处的剖视图；

图4为实施例1C处的剖视图；

图5为实施例1D处的剖视图。

图中，1、复合上下压头；2、内发热套；3、中间绝缘套；4、外包套。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

实施例1，一种高效放电等离子体烧结模具，包括烧结模具：