A sinterização por plasma de faísca (SPS) é também conhecida como técnica de sinterização assistida por campo (FAST), sinterização por corrente eléctrica pulsada (PECS) ou compactação por pressão de plasma (P2C). É uma técnica de sinterização que utiliza corrente pulsada de alta densidade para aplicar rapidamente temperatura e pressão numa atmosfera controlada, permitindo a consolidação de materiais como metais, ligas refractárias, nanomateriais e cerâmicas de temperatura ultra-alta.
Explicação pormenorizada:
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Terminologia e sinónimos:
- Spark Plasma Sintering (SPS): O termo principal que se refere ao processo que utiliza corrente eléctrica pulsada para aquecer e consolidar materiais.
- Técnica de Sinterização Assistida por Campo (FAST): Enfatiza o papel dos campos eléctricos na assistência ao processo de sinterização.
- Sinterização por Corrente Eléctrica Pulsada (PECS): Destaca a utilização de corrente eléctrica pulsada como mecanismo de aquecimento.
- Compactação por pressão de plasma (P2C): Sugere o envolvimento do plasma na aplicação de pressão para compactar os materiais.
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Mecanismo do processo:
- Método de aquecimento: Ao contrário da prensagem a quente tradicional, que utiliza elementos de aquecimento externos, a SPS gera calor através do aquecimento Joule da corrente que passa através do molde ou da amostra. Este método pode atingir taxas de aquecimento extremamente elevadas, até 1000°C/min.
- Mecanismos de melhoria: A aplicação de corrente eléctrica pode ativar vários mecanismos, como a remoção de óxidos da superfície, a electromigração e a electroplasticidade, que melhoram o processo de sinterização.
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Vantagens e Aplicações:
- Sinterização rápida: A SPS permite tempos de sinterização muito curtos, arrefecimento rápido e pressão externa ajustável, que são benéficos para manter a nanoestrutura e as propriedades dos materiais.
- Versatilidade: É aplicável a uma vasta gama de materiais, incluindo materiais magnéticos, materiais funcionais gradientes, nanocerâmicas e compósitos.
- Eficiência energética e impacto ambiental: O processo é considerado eficiente em termos energéticos e amigo do ambiente devido às suas capacidades de processamento rápido.
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Características técnicas:
- Controlo e monitorização: O equipamento SPS permite um controlo preciso de parâmetros como a corrente, a tensão, a pressão e a atmosfera, que são cruciais para alcançar as propriedades desejadas do material.
- Altas taxas de aquecimento e arrefecimento: Estas taxas são benéficas para evitar o crescimento de grãos e manter a nanoestrutura dos materiais, especialmente no caso de materiais nanocristalinos.
Em resumo, a sinterização por plasma de faísca é uma técnica de sinterização versátil e eficiente que aproveita a corrente eléctrica pulsada para obter uma consolidação rápida e controlada de vários materiais, mantendo a sua integridade estrutural e propriedades.
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