スパークプラズマ焼結(SPS)の歴史は1960年代にさかのぼり、金属粉末を成形するためのスパーク焼結法が開発され、特許を取得した。
しかし、設備コストが高く、焼結効率が低かったため、普及には至らなかった。
このコンセプトは1980年代半ばから1990年代初頭にかけてさらに発展し、プラズマ活性化焼結(PAS)とスパークプラズマ焼結(SPS)の出現につながった。
SPSはパルス電流を利用して粉末粒子を加熱・焼結する急速焼結技術で、加熱速度が速い、焼結時間が短い、組織構造を制御できるなどの利点がある。
スパークプラズマ焼結の歴史は?(4つのキーステージ)
1.初期の開発(1960年代)
初期の火花焼結法は1960年代に開発され、金属粉末の成形に焦点を当てた。
その可能性にもかかわらず、この方法は高いコストと非効率性によって妨げられ、産業用途での採用は限られていた。
2.進化と進歩(1980年代~1990年代)
1980年代半ばから1990年代初頭にかけて、このコンセプトは大きく進化した。
研究者と技術者は技術を改良し、PASとSPSの開発につながった。
これらの新しい焼結法は、以前のスパーク焼結の限界を克服するために設計され、より高い効率と低コストを目指した。
3.SPSの技術的特徴
SPSはパルス電流を用いて粉末粒子を直接加熱するため、急速加熱・焼結が容易である。
焼結プロセスにプラズマが関与することから、プラズマ活性化焼結、プラズマアシスト焼結とも呼ばれる。
SPSは、従来の焼結技術に比べて、加熱速度の高速化、焼結時間の短縮、焼結温度の低温化、焼結材料の微細構造の制御性の向上など、いくつかの利点がある。
これらの特徴により、SPSは、金属、セラミック、複合材料、ナノ構造材料、傾斜材料など、さまざまな材料の調製に特に適している。
その利点にもかかわらず、SPSは、そのメカニズムを完全に理解するためのさらなる理論的研究の必要性などの課題に直面している。
さらに、SPS装置の汎用性を高め、複雑な形状や高性能材料の製造要求に応える完全自動化システムを開発する必要がある。
4.最近の開発と応用
先端材料、特にハイテク産業における需要の増加に伴い、SPSは人気を博している。
ユニークな特性と構造を持つ材料を製造するその能力により、SPSは様々な分野で重要な実現技術となっている。
現在も、SPSの可能性を追求する研究が続けられており、効率性の向上、用途の拡大、産業界のニーズにより適した技術の改良に焦点が当てられています。
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