SPS壓(ya)力燒結(jie)爐，全(quan)稱(cheng)為放電等(deng)離(li)子燒(shao)結(jie)爐（Spark Plasma Sintering Furnace），是(shi)壹種先進(jin)的(de)材(cai)料(liao)制(zhi)備技術(shu)設備，廣(guang)泛應用(yong)於(yu)物(wu)理(li)學、材(cai)料(liao)科(ke)學、航空航天(tian)等(deng)領(ling)域(yu)。是利用脈(mai)沖電流通(tong)過粉末顆粒時(shi)產(chan)生(sheng)的(de)放電等(deng)離(li)子體(ti)，實(shi)現(xian)材(cai)料(liao)的(de)快速燒結(jie)。當(dang)脈(mai)沖電流通(tong)過粉末顆粒時(shi)，顆粒之(zhi)間(jian)的(de)氣(qi)隙(xi)會(hui)發生(sheng)電火花(hua)放電，產(chan)生(sheng)高溫(wen)等(deng)離(li)子體(ti)。這(zhe)些(xie)等(deng)離(li)子體(ti)中(zhong)的(de)活(huo)性(xing)粒子具(ju)有高的(de)能量，能夠(gou)促進粉末顆粒表(biao)面的(de)氧(yang)化膜(mo)分解(jie)，提高粉末表面的(de)活(huo)性(xing)，並促進顆粒間(jian)的(de)接(jie)觸和(he)粘結(jie)。在(zai)放電等(deng)離(li)子體(ti)的(de)高溫(wen)作用(yong)下，粉末顆粒表(biao)面迅(xun)速(su)升溫(wen)，達(da)到(dao)燒結(jie)溫(wen)度(du)，進(jin)而(er)在(zai)外部(bu)壓(ya)力的(de)作用(yong)下形成(cheng)緊密(mi)的(de)燒(shao)結(jie)體(ti)。

　　以(yi)下是(shi)SPS壓(ya)力燒結(jie)爐其主要應(ying)用領(ling)域(yu)：

　　壹、硬質合金(jin)領(ling)域(yu)

　　高性(xing)能刀具(ju)制(zhi)造(zao)

　　用於(yu)生(sheng)產(chan)具(ju)有高硬(ying)度、高強(qiang)度和(he)優異耐磨性(xing)的(de)刀具(ju)材(cai)料(liao)。例(li)如(ru)，在(zai)制(zhi)造(zao)金屬切削(xue)刀具(ju)時(shi)，通(tong)過SPS燒(shao)結(jie)可(ke)以(yi)制(zhi)備出晶(jing)粒(li)細(xi)小(xiao)且(qie)均(jun)勻分布(bu)的(de)硬(ying)質合金(jin)刀具(ju)，像碳(tan)化(hua)鎢(wu)（WC）-鈷(gu)（Co）類刀具(ju)。與傳統燒結(jie)工(gong)藝相(xiang)比，SPS燒(shao)結(jie)能在(zai)短(duan)時(shi)間內達(da)到(dao)較(jiao)高的(de)致密(mi)度，大(da)大提高了(le)刀具(ju)的(de)使用(yong)壽命和(he)加工精度(du)。

　　可(ke)制(zhi)備含(han)納米顆粒增(zeng)強(qiang)的(de)復合(he)刀具(ju)材(cai)料(liao)。將納米尺寸的(de)碳(tan)化(hua)鈦(tai)（TiC）、氮化(hua)矽(gui)（Si₃N₄）等(deng)陶(tao)瓷(ci)顆粒添(tian)加到(dao)硬質合金(jin)基(ji)體(ti)中(zhong)，利用SPS技術(shu)快速燒結(jie)，能夠(gou)有效抑(yi)制(zhi)晶(jing)粒(li)長(chang)大(da)，使刀具(ju)兼具(ju)高硬(ying)度和(he)較(jiao)好(hao)的(de)韌(ren)性(xing)，適(shi)用於(yu)高速(su)切削(xue)和(he)難加工材(cai)料(liao)的(de)加工。

　　耐(nai)磨(mo)零件生(sheng)產(chan)

　　對於(yu)石(shi)油、礦(kuang)山(shan)等(deng)行(xing)業(ye)中(zhong)使用(yong)的(de)耐(nai)磨(mo)零件，如(ru)鉆(zuan)頭(tou)、截齒(chi)等(deng)，SPS壓(ya)力燒結(jie)爐可(ke)以(yi)制(zhi)備出高性(xing)能的(de)硬(ying)質合金(jin)制(zhi)品。這(zhe)些(xie)零件在(zai)惡劣(lie)的(de)工(gong)作環(huan)境(jing)下，需要承(cheng)受巨(ju)大(da)的(de)摩(mo)擦(ca)力和(he)沖擊(ji)力。通(tong)過SPS燒(shao)結(jie)工(gong)藝，能夠(gou)使材(cai)料(liao)內(nei)部(bu)的(de)孔(kong)隙(xi)減(jian)少(shao)到(dao)低(di)限(xian)度，提高材(cai)料(liao)的(de)致密(mi)度和(he)強度(du)，從而(er)大(da)大(da)增(zeng)強(qiang)了(le)零件的(de)耐(nai)磨(mo)性(xing)能。

　　還可以(yi)制(zhi)造(zao)模具(ju)中的(de)耐(nai)磨(mo)部(bu)件(jian)，如(ru)沖(chong)壓(ya)模具(ju)的(de)沖(chong)頭(tou)和(he)凹(ao)模。這(zhe)些(xie)模具(ju)部(bu)件(jian)在(zai)高速(su)沖壓(ya)過(guo)程(cheng)中(zhong)容(rong)易磨損(sun)，使用(yong)SPS燒(shao)結(jie)的(de)硬(ying)質合金(jin)材(cai)料(liao)制(zhi)作的(de)模具(ju)部(bu)件(jian)，能夠(gou)有效延長(chang)模具(ju)的(de)使用(yong)壽命，提高生(sheng)產(chan)效率(lv)。

　　二(er)、陶(tao)瓷(ci)材(cai)料(liao)領(ling)域(yu)

　　結(jie)構(gou)陶(tao)瓷(ci)制(zhi)備

　　用(yong)於(yu)制(zhi)備高性(xing)能的(de)結(jie)構(gou)陶(tao)瓷(ci)，如(ru)氧(yang)化鋁（Al₂O₃）、氧(yang)化鋯(gao)（ZrO₂）陶(tao)瓷(ci)。在(zai)SPS燒結(jie)過(guo)程(cheng)中(zhong)，由於(yu)其快速的(de)升溫(wen)和(he)加壓(ya)特點，能夠(gou)有效抑(yi)制(zhi)晶(jing)粒(li)生(sheng)長，得(de)到(dao)具(ju)有納米或亞(ya)微米級晶(jing)粒(li)尺寸的(de)陶(tao)瓷(ci)材(cai)料(liao)。這(zhe)種細(xi)晶(jing)結(jie)構(gou)的(de)陶(tao)瓷(ci)材(cai)料(liao)具(ju)有較(jiao)高的(de)強(qiang)度(du)和(he)韌性(xing)，可用於(yu)制(zhi)造(zao)陶(tao)瓷(ci)軸承(cheng)、陶(tao)瓷(ci)刀具(ju)等(deng)機(ji)械部(bu)件(jian)。

　　可以(yi)制(zhi)備復雜(za)形狀的(de)陶(tao)瓷(ci)部(bu)件(jian)。例如(ru)，在(zai)航空航天(tian)領(ling)域(yu)中的(de)壹些(xie)特殊零部(bu)件(jian)，采用(yong)SPS技術(shu)可以(yi)通(tong)過模具(ju)設計實(shi)現(xian)近(jin)凈(jing)成(cheng)形，減(jian)少(shao)了後(hou)續(xu)加工工(gong)序(xu)，提高了(le)生(sheng)產(chan)效率(lv)和(he)材(cai)料(liao)利(li)用率。

　　功能陶(tao)瓷(ci)合(he)成(cheng)

　　在(zai)電子陶(tao)瓷(ci)方(fang)面，SPS技術(shu)被廣(guang)泛應用(yong)於(yu)制(zhi)備壓(ya)電陶(tao)瓷(ci)、熱(re)釋(shi)電陶(tao)瓷(ci)等(deng)功能材(cai)料(liao)。例(li)如(ru)，制(zhi)備鈦(tai)酸(suan)鋇（BaTiO₃）基(ji)壓(ya)電陶(tao)瓷(ci)，SPS燒(shao)結(jie)能夠(gou)精確(que)控(kong)制(zhi)材(cai)料(liao)的(de)微觀結(jie)構(gou)和(he)相(xiang)組(zu)成(cheng)，從而(er)提高其壓(ya)電性能。這(zhe)種高性(xing)能的(de)壓(ya)電陶(tao)瓷(ci)可(ke)用(yong)於(yu)制(zhi)造(zao)傳感(gan)器、換(huan)能器等(deng)電子設備。

　　對於(yu)固(gu)體(ti)氧(yang)化物(wu)燃料(liao)電池(chi)（SOFC）中的(de)電解(jie)質材(cai)料(liao)，如(ru)釔(yi)穩(wen)定氧(yang)化鋯(gao)（YSZ），SPS壓(ya)力燒結(jie)爐可(ke)以(yi)在(zai)較(jiao)低(di)的(de)溫(wen)度(du)下實(shi)現(xian)快速燒結(jie)，制(zhi)備出高致密(mi)度、離(li)子導(dao)電率高的(de)電解(jie)質隔(ge)膜(mo)，有助於(yu)提高燃(ran)料(liao)電池(chi)的(de)性(xing)能和(he)效率(lv)。

　　三、金屬材(cai)料(liao)領(ling)域(yu)

　　難熔(rong)金屬(shu)及(ji)合(he)金(jin)制(zhi)備

　　用(yong)於(yu)制(zhi)備難熔(rong)金屬(shu)及(ji)其合金，如(ru)鎢(wu)（W）、鉬(mu)（Mo）、錸(lai)（Re）等(deng)。這(zhe)些(xie)金屬具(ju)有高熔(rong)點、高硬(ying)度等(deng)特點，傳統的(de)燒(shao)結(jie)方(fang)法(fa)往(wang)往(wang)需要高的(de)溫(wen)度(du)和(he)較(jiao)長的(de)時(shi)間，而(er)SPS技術(shu)可以(yi)在(zai)相(xiang)對較(jiao)低(di)的(de)溫(wen)度(du)下實(shi)現(xian)快速燒結(jie)。例(li)如(ru)，在(zai)制(zhi)備鎢(wu)-銅（W-Cu）合(he)金時(shi)，SPS燒結(jie)能夠(gou)有效地(di)控(kong)制(zhi)合(he)金的(de)致密(mi)度和(he)微觀組(zu)織(zhi)，使其具(ju)有良好(hao)的(de)導(dao)熱(re)性和(he)低(di)膨(peng)脹系數，這(zhe)種合(he)金(jin)可用(yong)於(yu)電子封(feng)裝(zhuang)中(zhong)的(de)熱(re)沈材(cai)料(liao)。

　　對於(yu)壹些(xie)活(huo)性(xing)較(jiao)高的(de)難熔(rong)金屬(shu)，如(ru)鈦(tai)（Ti）、鋯(gao)（Zr）等(deng)，SPS燒(shao)結(jie)可(ke)以(yi)在(zai)惰(duo)性(xing)氣(qi)氛或真(zhen)空環(huan)境(jing)下進(jin)行(xing)，避(bi)免(mian)材(cai)料(liao)的(de)氧(yang)化和(he)汙(wu)染，制(zhi)備出高純(chun)度、高性(xing)能的(de)金(jin)屬(shu)材(cai)料(liao)。

　　金(jin)屬間化合(he)物(wu)合(he)成(cheng)

　　在(zai)制(zhi)備金(jin)屬(shu)間化(hua)合物方面也有重要應(ying)用(yong)。例如(ru)，制(zhi)備鈦(tai)鋁（TiAl）系金屬(shu)間化(hua)合物，SPS燒(shao)結(jie)能夠(gou)快速形成(cheng)有序的(de)金(jin)屬(shu)間(jian)化合物相(xiang)，並且(qie)可(ke)以(yi)通(tong)過調整(zheng)燒結(jie)工(gong)藝參(can)數(shu)來控(kong)制(zhi)材(cai)料(liao)的(de)微觀結(jie)構(gou)和(he)性能。這(zhe)些(xie)金屬間(jian)化(hua)合物(wu)具(ju)有較(jiao)低(di)的(de)密(mi)度和(he)較(jiao)高的(de)高溫(wen)強度，在(zai)航空航天(tian)、汽車(che)等(deng)領(ling)域(yu)有廣(guang)闊的(de)應(ying)用(yong)前(qian)景(jing)。

　　四、復合(he)材(cai)料(liao)領(ling)域(yu)

　　金屬基(ji)復合(he)材(cai)料(liao)制(zhi)備

　　用(yong)於(yu)制(zhi)造(zao)金屬基(ji)復合(he)材(cai)料(liao)，如(ru)鋁基(ji)復合(he)材(cai)料(liao)、銅基(ji)復合(he)材(cai)料(liao)等(deng)。以(yi)鋁基(ji)碳(tan)化(hua)矽(gui)（Al/SiC）復合(he)材(cai)料(liao)為(wei)例，通(tong)過SPS燒(shao)結(jie)可(ke)以(yi)將碳(tan)化(hua)矽(gui)顆粒均(jun)勻地(di)分散在(zai)鋁基(ji)體(ti)中(zhong)，同(tong)時(shi)實(shi)現(xian)材(cai)料(liao)的(de)快速致密(mi)化。這(zhe)種復合(he)材(cai)料(liao)具(ju)有高的(de)比強(qiang)度、比剛(gang)度和(he)良好(hao)的(de)耐(nai)磨(mo)性(xing)能，可用於(yu)航(hang)空航天(tian)、汽車(che)等(deng)領(ling)域(yu)的(de)結(jie)構(gou)件(jian)制(zhi)造(zao)。

　　可以(yi)制(zhi)備梯(ti)度(du)功能材(cai)料(liao)，即材(cai)料(liao)的(de)組(zu)成(cheng)和(he)性能在(zai)空間上(shang)呈(cheng)連續梯度變(bian)化(hua)。例如(ru)，制(zhi)備從(cong)陶(tao)瓷(ci)側(ce)到(dao)金屬(shu)側逐(zhu)漸(jian)過(guo)渡(du)的(de)梯(ti)度(du)功能材(cai)料(liao)，SPS技術(shu)可以(yi)通(tong)過逐(zhu)步(bu)改(gai)變(bian)原料(liao)的(de)配(pei)比和(he)燒結(jie)工(gong)藝參(can)數(shu)，實(shi)現(xian)梯度(du)結(jie)構(gou)的(de)構(gou)建(jian)，這(zhe)種材(cai)料(liao)在(zai)熱(re)障塗層(ceng)、電子封(feng)裝(zhuang)等(deng)領(ling)域(yu)有重要應(ying)用(yong)。

　　陶(tao)瓷(ci)基(ji)復合(he)材(cai)料(liao)合(he)成(cheng)

　　在(zai)陶(tao)瓷(ci)基(ji)復合(he)材(cai)料(liao)領(ling)域(yu)，SPS技術(shu)可用於(yu)制(zhi)備陶(tao)瓷(ci)-纖(xian)維(wei)、陶(tao)瓷(ci)-晶(jing)須(xu)等(deng)多(duo)種復合(he)材(cai)料(liao)。例(li)如(ru)，將碳(tan)纖(xian)維(wei)或碳(tan)化(hua)矽(gui)晶(jing)須(xu)加入到(dao)氧(yang)化鋁陶(tao)瓷(ci)基(ji)體(ti)中(zhong)，通(tong)過SPS燒(shao)結(jie)可(ke)以(yi)得(de)到(dao)具(ju)有優異力學性(xing)能的(de)復合(he)材(cai)料(liao)。這(zhe)些(xie)復合(he)材(cai)料(liao)可(ke)用於(yu)制(zhi)造(zao)航空航天(tian)領(ling)域(yu)的(de)高性(xing)能結(jie)構(gou)件(jian)和(he)功能部(bu)件(jian)。