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A Spark Plasma Sintering (SPS), também conhecida como Field Assisted Sintering Technique (FAST) ou Diret Current Sintering (DCS), é um método avançado de sinterização de metalurgia do pó que utiliza corrente contínua pulsada (DC) para gerar altas temperaturas localizadas e plasma entre as partículas de pó.Este processo facilita a densificação rápida através da fusão e ligação de interfaces de partículas através da difusão de defeitos na superfície e nos limites.O SPS integra a ativação por plasma, a prensagem a quente e o aquecimento por resistência, oferecendo vantagens como o aquecimento rápido, tempos de sinterização curtos e eficiência energética.O método permite obter materiais de elevada densidade (mais de 99% em alguns casos) a temperaturas mais baixas em comparação com a sinterização convencional, tornando-o adequado para cerâmicas, metais e compósitos.

Pontos-chave explicados:

1. Princípio da sinterização por plasma de faísca (SPS):

   • A SPS funciona com base no princípio da descarga de faíscas eléctricas, em que uma corrente DC pulsada de alta energia é aplicada ao material em pó.
   • Isto gera altas temperaturas localizadas (até 10.000°C) e plasma entre as partículas, causando um rápido aquecimento e ativação das superfícies das partículas.

2. Mecanismo de sinterização:

   • A corrente pulsada cria um plasma de descarga, que reduz o espaço entre as partículas e promove a difusão da superfície e a difusão de defeitos nos limites.
   • As superfícies das partículas fundem-se e fundem, formando \"pescoços\" que crescem com o tempo, aumentando a densidade do material para mais de 99% em alguns casos.

3. Papel do Plasma e do Aquecimento Joule:

   • A ativação do plasma limpa as superfícies das partículas oxidando ou evaporando os contaminantes, garantindo uma melhor ligação.
   • O aquecimento por efeito de Joule (aquecimento por resistência) ocorre quando a corrente passa através da matriz condutora e do pó, proporcionando um aquecimento interno e externo.

4. Integração da prensagem a quente:

   • A SPS combina a ativação do plasma com a pressão mecânica, aplicada através de uma matriz de grafite, para aumentar a densificação.
   • Esta dupla ação permite a sinterização a temperaturas mais baixas e em tempos mais curtos em comparação com os métodos convencionais.

5. Vantagens do SPS:

   • Taxas rápidas de aquecimento e arrefecimento: O SPS permite mudanças rápidas de temperatura, reduzindo o tempo de processamento.
   • Temperaturas de sinterização mais baixas: Os materiais podem ser sinterizados a temperaturas centenas de graus mais baixas do que os métodos convencionais.
   • Eficiência energética: O processo consome menos energia devido aos tempos de sinterização mais curtos e às temperaturas mais baixas.
   • Microestrutura controlada: O SPS permite um controlo preciso da densidade do material e do tamanho do grão, resultando em propriedades mecânicas superiores.

6. Aplicações da SPS:

   • A SPS é amplamente utilizada para sinterizar cerâmicas, metais e materiais compostos.
   • É particularmente eficaz para materiais que são difíceis de sinterizar utilizando métodos tradicionais, tais como materiais nanoestruturados e ligas de alto desempenho.

7. Nomes alternativos e equívocos:

   • Apesar do seu nome, a investigação sugere que o plasma pode não estar sempre presente no processo.
   • Os nomes alternativos incluem Técnica de Sinterização Assistida por Campo (FAST), Sinterização Assistida por Campo Elétrico (EFAS) e Sinterização por Corrente Contínua (DCS).

8. Equipamento e controlo do processo:

   • A SPS requer equipamento especializado, incluindo um dispositivo de controlo de potência que aplica uma tensão de impulso DC ON-OFF à amostra de pó.
   • A matriz de grafite actua como aplicador de pressão e fonte de calor, assegurando um aquecimento e densificação uniformes.

Ao aproveitar a combinação única de ativação por plasma, prensagem a quente e aquecimento por resistência, a sinterização por plasma de faísca oferece um método altamente eficiente e versátil para produzir materiais densos e de elevado desempenho com microestruturas controladas.

Tabela de resumo:

Aspeto	Detalhes
Princípio de funcionamento	Utiliza corrente contínua pulsada para gerar altas temperaturas localizadas e plasma.
Mecanismo	Funde e une interfaces de partículas através da difusão de defeitos de superfície e de contorno.
Principais vantagens	Aquecimento rápido, temperaturas de sinterização mais baixas, eficiência energética e microestrutura controlada.
Aplicações	Ideal para cerâmicas, metais, compósitos e materiais nanoestruturados.
Equipamento	Requer dispositivos especializados de controlo de potência e matrizes de grafite.

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