用于大尺寸的烧结陶瓷体的制备的设备制造技术

本发明专利技术提供了一种火花等离子体烧结工具(1)。该工具包括：模具(2)，该模具包括具有限定被构造成接收陶瓷粉末(5)的内部体积的直径的内壁；以及上冲头(4)和下冲头(4')，该上冲头和该下冲头与该模具可操作地联接，其中该上冲头和该下冲头中的每一者具有限定比该模具的该内壁的该直径小的直径的外壁，由此当该冲头中的至少一者冲头在该模具的该内部体积内移动时，在该冲头中的每个冲头与该模具的该内壁之间产生10μm至100μm宽的间隙。还公开了一种使用该工具来产生大烧结陶瓷体的方法和一种存储适于使一个或多个计算装置操作该工具的处理器可执行指令的计算机可读介质。处理器可执行指令的计算机可读介质。处理器可执行指令的计算机可读介质。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于大尺寸的烧结陶瓷体的制备的设备


[0001]本公开涉及一种用于制备烧结陶瓷体的设备，具体地涉及一种高纯度和高密度的大烧结陶瓷体。此外，本公开涉及一种使用设备来制备大烧结陶瓷体的具体方法，并且涉及存储适于使一个或多个计算装置操作该设备的处理器可执行指令的计算机可读介质。

技术介绍

[0002]陶瓷可用于多种行业，诸如汽车、航空航天、半导体、光学和医学等。陶瓷通常提供高压缩强度、低热膨胀、高热导率、优异的耐化学性以及有利的介电和光学性质。然而，由于多种原因，制备或制造具有约100mm至200mm及更大尺寸的陶瓷部件证明有挑战性。
[0003]与其他材料诸如金属、金属陶瓷和聚合物相比，通常已知陶瓷材料是脆弱的。因此，它们的物理性质的变化和缺陷的存在使得它们比其他更具延展性的材料更容易断裂。
[0004]某些陶瓷材料本质上是耐火的并且难以致密化。因此，这些材料是典型地通过无压真空烧结来制备的，其中将陶瓷粉末装载在炉子中并且在1,600℃和更高的温度下烧结延长的时间段，通常超过若干天。这种技术通常产生具有不可接受的质量的烧结陶瓷，其具本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种火花等离子体烧结工具，所述火花等离子体烧结工具具有中心轴线并产生尺寸为约100mm至约625mm的烧结陶瓷体，所述工具包括：a.模具，所述模具包括侧壁，所述侧壁包括内壁和外壁，其中所述内壁具有限定被构造成接收至少一种陶瓷粉末的内部体积的直径，所述至少一种陶瓷粉末具有如根据ASTM C1274测量的1m2/g至18m2/g的比表面积(SSA)；以及b.上冲头和下冲头，所述上冲头和所述下冲头与所述模具可操作地联接，其中所述上冲头和所述下冲头中的每一者具有外壁，所述外壁限定比所述模具的所述内壁的所述直径小的直径，由此当所述上冲头和所述下冲头中的至少一者在所述模具的所述内部体积内移动时，在所述上冲头和所述下冲头中的每一者与所述模具的所述内壁之间产生间隙，其中所述间隙为10μm至100μm宽。2.根据权利要求1所述的火花等离子体烧结工具，其中所述模具的所述内壁包括至少一个导电箔。3.根据权利要求2所述的火花等离子体烧结工具，其中所述至少一个导电箔包含石墨、铌、镍、钼或铂。4.根据权利要求1至3中任一项所述的火花等离子体烧结工具，其中所述模具、所述上冲头和所述下冲头包含至少一种石墨材料。5.根据权利要求4所述的火花等离子体烧结工具，其中所述至少一种石墨材料具有选自以下的晶粒大小：1μm至50μm、1μm至40μm、1μm至30μm、1μm至20μm、5μm至50μm、5μm至40μm、5μm至30μm、5μm至20μm、5μm至15μm以及5μm至10μm；并且所述石墨材料具有选自以下的密度：1.45g/cc至2.0g/cc、1.45g/cc至1.9g/cc、1.45g/cc至1.8g/cc、1.5g/cc至2.0g/cc、1.6g/cc至2.0g/cc、1.7g/cc至2.0g/cc以及1.7g/cc至1.9g/cc。6.根据权利要求4至5中任一项所述的火花等离子体烧结工具，其中与所述至少一种石墨材料的平均热膨胀系数的径向偏差绕所述工具的所述中心轴线变化选自以下的至少一个量：0.3
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‑6ppm/℃及更小、0.25
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‑6ppm/℃及更小。7.根据权利要求6所述的火花等离子体烧结工具，其中在相对于所述模具以及所述上冲头和/或所述下冲头的旋转位置成0至360度的旋转位置上维持与所述至少一种石墨材料的所述平均热膨胀系数的所述径向偏差。8.根据前述权利要求中任一项所述的火花等离子体烧结工具，其中所述上冲头和所述下冲头中的至少一者联接到电极，并且所述上冲头和所述下冲头中的至少一者与所述模具欧姆接触。9.根据前述权利要求中任一项所述的火花等离子体烧结工具，其中所述模具、所述上冲头和所述下冲头在所述至少一种陶瓷粉末中产生均匀温度分布。10.根据前述权利要求中任一项所述的火花等离子体烧结工具，其中所述至少一种陶瓷粉末具有选自以下的比表面积(SSA)：2m2/g至18m2/g、3m2/g至18m2/g、4m2/g至18m2/g、5m2/g至18m2...

【专利技术属性】
技术研发人员：L，
申请(专利权)人：贺利氏科纳米北美有限责任公司，
类型：发明
国别省市：