放電等離子燒結爐工藝參數核心研究內容

1. 關鍵工藝參數篩選

• 溫度（800–1200°C）：影響擴散速率、相變（如α→β轉變）及晶粒生長。

• 壓力（20–100 MPa）：促進粉末致密化，可能誘發塑性變形或再結晶。

• 電流/脈沖模式（直流/脈沖）：等離子體活化效應，局部焦耳熱分布。

• 保溫時間（5–30 min）：平衡致密化與晶粒粗化的矛盾。

2. 微觀組織表征重點

• 相組成分析：XRD、EBSD（α/β相比例、織構演變）。

• 晶粒尺寸與形貌：SEM/TEM（等軸/柱狀晶、位錯密度）。

• 孔隙與缺陷：CT掃描、密度測量（阿基米德法）。

• 界面特征：元素擴散（EDS線掃描）、第二相分布（如TiB、TiC增強相）。

3. 力學性能關聯性研究

• 硬度與強度：納米壓痕、壓縮/拉伸試驗（屈服強度、抗拉強度）。

• 韌性：斷裂韌性（KIC）測試，結合斷口分析（解理/韌窩）。

• 疲勞性能（可選）：高頻疲勞試驗機（S-N曲線）。

4. 機理分析方向

• 致密化動力學：修正的SPS燒結模型（如Arrhenius方程結合壓力項）。

• 晶粒生長抑制：電流引起的晶界釘扎效應（Zener拖曳）。

• 動態再結晶：高應變速率下位錯重組與亞結構形成。

實驗設計建議

1. 正交試驗法：L9（3^4）正交表優化多參數交互作用。

2. 對比組設置：與傳統真空燒結對比，突出SPS高效性與組織優勢。

3. 原位監測（若條件允許）：熱成像儀實時觀察溫度場分布。

潛在創新點

• 工藝窗口優化：明確“低溫短時”燒結鈦合金的可行性（節能降耗）。

• 異質結構設計：通過梯度參數制備表層細晶-芯部粗晶的強韌化結構。

• 多場耦合仿真：COMSOL模擬SPS過程中電-熱-力多物理場分布。

應用導向延伸

• 航空航天：輕量化高強鈦合金（如Ti-6Al-4V）的快速成型。

• 生物醫療：多孔Ti合金植入體（孔隙率與強度平衡）。

典型圖表建議

• 三維響應曲面圖：展示溫度/壓力對相對密度的交互影響。

• EBSD相圖：β相含量隨溫度變化規律。

• Hall-Petch曲線：晶粒尺寸與屈服強度的關系。

如需進一步聚焦某一方面（如特定鈦合金體系或某一參數作用），可繼續細化討論！