フラッシュ焼結は、低エネルギー消費と驚くほど速い焼結速度で知られるユニークな焼結プロセスです。
炉で加熱中の試料に直接電圧を印加する。
試料がある閾値温度に達すると、電流の急激な非線形増加が起こる。
この電流の急激な増加によりジュール熱が発生し、試料は数秒で緻密化します。
フラッシュ焼結プロセスとは?(7つのポイントを解説)
1.電圧の印加
フラッシュ・シンタリングでは、炉内で加熱される試料に電圧を印加することからプロセスが始まります。
このセットアップは、その後の急速加熱と高密度化プロセスの舞台となるため、非常に重要です。
2.閾値温度
サンプルが加熱されると、特定の温度閾値に達する。
この閾値は、材料の電気的挙動に大きな変化を引き起こすため、非常に重要である。
3.電流の非線形増加
閾値温度に達すると、試料を流れる電流が突然劇的に増加する。
この増加は非線形であり、印加電圧や温度変化と単純な比例関係に従わないことを意味する。
4.急激なジュール加熱
電流の増加は、ジュール熱による急速な熱の発生につながる。
ジュール熱とは、電流が抵抗のある物質を通過するときに発生する熱のことである。
この急速な加熱は、従来の加熱方法よりもはるかに速く、非常に短時間で大幅な温度上昇をもたらすことができる。
5.急速な高密度化
ジュール効果による激しく急速な加熱は、材料の急速な高密度化につながる。
このプロセスでは、材料中の原子が粒子の境界を越えて拡散し、融合する。
事実上、材料は融点に達することなく固体塊に焼結される。
6.利点
フラッシュ焼結は、従来の焼結方法と比較して、材料をより低温で迅速に焼結できる点で有利である。
これはエネルギーを節約するだけでなく、高温や長時間の暴露に敏感な材料の処理を可能にする。
7.応用例
この技術は、炭化ケイ素を含むセラミックスの研究開発に特に有用である。
高密度セラミックスを迅速に実現するために使用されている。
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