A tecnologia de sinterização assistida por campo (FAST), também conhecida como Spark Plasma Sintering (SPS), é uma técnica de sinterização que utiliza um campo elétrico de corrente contínua (DC) para aquecer o molde e/ou a amostra através do aquecimento Joule.
Este método permite taxas de aquecimento elevadas, tempos de ciclo de processamento reduzidos e temperaturas e pressões mais baixas em comparação com as técnicas de sinterização tradicionais.
O FAST/SPS oferece o potencial para fabricar materiais com caraterísticas únicas e tem sido aplicado a uma vasta gama de materiais, incluindo cerâmicas, metais e compósitos.
5 pontos-chave explicados: O que é que torna a Sinterização Assistida por Campo única?
1. Mecanismo de aquecimento direto
A FAST/SPS utiliza uma corrente eléctrica DC para aquecer diretamente o molde e/ou a amostra através do aquecimento Joule.
Este mecanismo de aquecimento direto permite taxas de aquecimento rápidas e tempos de processamento mais curtos.
A aplicação direta de energia eléctrica ao material resulta numa transferência de calor eficiente, o que é diferente dos métodos de aquecimento convencionais que envolvem frequentemente o aquecimento indireto através de fornos externos.
2. Temperaturas e pressões mais baixas
Em comparação com as técnicas tradicionais de prensagem a quente e sinterização, o FAST/SPS funciona normalmente a temperaturas e pressões mais baixas.
Isto reduz o consumo de energia e alarga a gama de materiais que podem ser processados sem degradação térmica.
As temperaturas e pressões de processamento mais baixas também contribuem para a preservação das propriedades do material, como o tamanho do grão e a microestrutura, que podem ser alteradas pelo processamento a alta temperatura.
3. Versatilidade no processamento de materiais
A FAST/SPS tem sido utilizada para fabricar uma variedade de materiais, incluindo cerâmicas comuns como Al2O3 e ZrO2, bem como materiais refractários como cerâmicas de temperatura ultra-alta e metais refractários e suas ligas.
A tecnologia pode também ser aplicada para preparar materiais funcionalmente graduados e materiais funcionais como cerâmicas transparentes nanocristalinas e cerâmicas dieléctricas.
4. Acoplamento multi-campo
A tecnologia SPS beneficia do acoplamento de múltiplos campos, envolvendo campos eléctricos, de pressão mecânica e térmicos.
Esta combinação permite um controlo preciso do processo de sinterização, conduzindo a uma melhor densificação e propriedades dos materiais.
A capacidade de ajustar a pressão de sinterização e de aplicar campos eléctricos permite o fabrico de materiais com microestruturas e propriedades adaptadas.
5. Nomenclatura alternativa e variantes
O termo "Spark Plasma Sintering" pode induzir em erro, uma vez que não envolve plasma.
Por conseguinte, foram adoptadas designações alternativas, como Técnica de Sinterização Assistida por Campo (FAST), Sinterização Assistida por Campo Elétrico (EFAS) e Sinterização por Corrente Contínua (DCS).
Foram desenvolvidas variantes de FAST/SPS, como Electro Sinter Forging e Flash Sintering (FS), para otimizar ainda mais o processo de sinterização para materiais e aplicações específicos.
Vantagens do FAST/SPS
As principais vantagens do FAST/SPS incluem a baixa temperatura de sinterização, o curto tempo de espera, a taxa de aquecimento rápida, a pressão de sinterização ajustável e a capacidade de criar gradientes de temperatura dentro da amostra.
Estas vantagens tornam a FAST/SPS uma opção atractiva para a produção de materiais de elevado desempenho com um consumo de energia e tempo de processamento reduzidos.
Em suma, a tecnologia de sinterização assistida por campo (FAST), ou Spark Plasma Sintering (SPS), é uma técnica de sinterização versátil e eficiente que aproveita o aquecimento elétrico direto para obter uma rápida densificação de uma vasta gama de materiais.
A sua capacidade de funcionar a temperaturas e pressões mais baixas, juntamente com as suas capacidades de acoplamento de múltiplos campos, torna-a um método promissor para o fabrico de materiais avançados com propriedades únicas.
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