La tecnología de sinterización asistida por campo (FAST), también conocida como sinterización por plasma de chispa (SPS), es una técnica de sinterización que utiliza un campo eléctrico de corriente continua (CC) para calentar el molde y/o la muestra mediante calentamiento Joule.
Este método permite altas velocidades de calentamiento, bajos tiempos de ciclo de procesamiento y temperaturas y presiones más bajas en comparación con las técnicas de sinterización tradicionales.
FAST/SPS ofrece la posibilidad de fabricar materiales con características únicas y se ha aplicado a una amplia gama de materiales, como cerámicas, metales y materiales compuestos.
5 puntos clave explicados: ¿Qué hace único al sinterizado asistido por campo?
1. Mecanismo de calentamiento directo
FAST/SPS emplea una corriente eléctrica continua para calentar directamente el molde y/o la muestra mediante calentamiento Joule.
Este mecanismo de calentamiento directo permite velocidades de calentamiento rápidas y tiempos de procesamiento más cortos.
La aplicación directa de energía eléctrica al material da como resultado una transferencia de calor eficiente, que es diferente de los métodos de calentamiento convencionales que a menudo implican un calentamiento indirecto a través de hornos externos.
2. Temperaturas y presiones más bajas
En comparación con las técnicas tradicionales de prensado en caliente y sinterización, FAST/SPS suele funcionar a temperaturas y presiones más bajas.
Esto reduce el consumo de energía y amplía la gama de materiales que pueden procesarse sin degradación térmica.
Las temperaturas y presiones de procesado más bajas también contribuyen a preservar las propiedades del material, como el tamaño de grano y la microestructura, que pueden verse alteradas por el procesado a altas temperaturas.
3. Versatilidad en el procesamiento de materiales
FAST/SPS se ha utilizado para fabricar una gran variedad de materiales, incluyendo cerámicas comunes como Al2O3 y ZrO2, así como materiales refractarios como cerámicas de ultra alta temperatura y metales refractarios y sus aleaciones.
La tecnología también puede aplicarse para preparar materiales funcionalmente graduados y materiales funcionales como cerámicas transparentes nanocristalinas y cerámicas dieléctricas.
4. Acoplamiento multicampo
La tecnología SPS se beneficia del acoplamiento multicampo, en el que intervienen la electricidad, la presión mecánica y los campos térmicos.
Esta combinación permite un control preciso del proceso de sinterización, lo que mejora la densificación y las propiedades del material.
La capacidad de ajustar la presión de sinterización y aplicar campos eléctricos permite fabricar materiales con microestructuras y propiedades a medida.
5. Nomenclatura alternativa y variantes
El término "Spark Plasma Sintering" puede inducir a error, ya que no implica plasma.
Por ello, se han adoptado nombres alternativos como Field Assisted Sintering Technique (FAST), Electric Field Assisted Sintering (EFAS) y Direct Current Sintering (DCS).
Se han desarrollado variantes de FAST/SPS, como Electro Sinter Forging y Flash Sintering (FS), para optimizar aún más el proceso de sinterización para materiales y aplicaciones específicos.
Ventajas de FAST/SPS
Las principales ventajas de FAST/SPS son la baja temperatura de sinterización, el corto tiempo de mantenimiento, la rápida velocidad de calentamiento, la presión de sinterización ajustable y la capacidad de crear gradientes de temperatura dentro de la muestra.
Estas ventajas hacen de FAST/SPS una opción atractiva para la producción de materiales de alto rendimiento con un consumo de energía y un tiempo de procesamiento reducidos.
En resumen, la tecnología de sinterización asistida por campo (FAST), o sinterización por plasma de chispa (SPS), es una técnica de sinterización versátil y eficaz que aprovecha el calentamiento eléctrico directo para lograr la rápida densificación de una amplia gama de materiales.
Su capacidad para funcionar a temperaturas y presiones más bajas, unida a sus posibilidades de acoplamiento de múltiples campos, la convierten en un método prometedor para la fabricación de materiales avanzados con propiedades únicas.
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