[发明专利]放电等离子烧结设备及烧结工艺

权利要求书

1.一种放电等离子烧结设备，其特征在于：所述放电等离子烧结设备包括第一电极、第二电极、置于所述第一电极和第二电极之间的导电模具、装入所述模具内的粉末、给所述模具提供脉冲电流的脉冲电流发生器、加压装置、水冷真空室及用于控制所述脉冲电流发生器和加压装置的控制装置。

2.根据权利要求1所述的放电等离子烧结设备，其特征在于：所述导电模具设置为铅或石墨。

3.根据权利要求1所述的放电等离子烧结设备，其特征在于：还包括用于控制所述模具内气氛的气氛控制系统、用于控制所述水冷真空室来冷却设备的水冷系统、用于测量所述加压装置的位移的位移测量系统及用于测量放电等离子烧结设备内的温度的温度测量装置。

4.根据权利要求1所述的放电等离子烧结设备，其特征在于：所述粉末由含有PbF₄、Al₂O₃、AlF₃、CaF₂或MgF₂中的一种或多种混合材料和占有所述含有PbF₄、Al₂O₃、AlF₃、CaF₂或MgF₂中的一种或多种混合材料的重量百分比为0.1-5％的含有⁶Li元素的材料混合制成。

5.根据权利要求1所述的放电等离子烧结设备，其特征在于：所述粉末由MgF₂或AlF₃或CaF₂或PbF₄中的至少一种或几种混合物再添加⁶LiF组成。

6.采用权利要求1-5中任意一项所述的放电等离子烧结设备进行烧结的烧结工艺，其特征在于：包括如下步骤：将适量的粉末填充所述模具；移动所述第二电极对所述模具内的粉末加压；通过控制装置打开脉冲电流发生器以将导电模具导电从而产生等离子体，粉末颗粒表面被活化和发热；烧结成块。

7.根据权利要求6所述的采用放电等离子烧结设备进行烧结的烧结工艺，其特征在于：所述放电等离子烧结设备的使用方法进一步包括如下步骤：所述控制装置控制所述位移测量系统以确保所述位移测量系统正常工作，所述控制装置控制所述气氛控制系统以确保所述模具内气氛在正常工作的情形下，所述控制装置控制所述水冷系统以确保所述水冷系统正常工作，所述控制装置控制所述温度测量装置以确保所述放电等离子烧结设备内的温度在正常工作的情形下。

8.根据权利要求7所述的采用放电等离子烧结设备进行烧结的烧结工艺，其特征在于：整个烧结过程可在真空环境下进行，也可在保护气氛中进行，如氧气或氢气。

9.根据权利要求7所述的采用放电等离子烧结设备进行烧结的烧结工艺，其特征在于：烧结过程中，升温过程一般分为三个阶段，分别为从室温至600℃左右、600℃至900℃左右、900℃至烧结温度：第一阶段是准备阶段，升温速率相对比较缓慢；第二阶段是可控的快速升温阶段，升温速率一般控制在100～500(℃/min)；第三阶段是升温的缓冲阶段，该阶段温度缓慢升至烧结温度，保温时间一般是1～7分钟，保温后随炉冷却，冷却速率可达300℃/min。

10.根据权利要求7所述的采用放电等离子烧结设备进行烧结的烧结工艺，其特征在于：成形压力一般在15～30MPa范围内。