改性电致固结，也称为场辅助烧结技术（FAST）或放电等离子烧结（SPS），从根本上改变了金刚石复合材料生产的效率。其主要优势在于能够直接通过模具产生焦耳热，同时施加机械压力，从而实现高达 300°C/min 的加热速率。这种快速的热循环使得材料在极短的保温时间（通常约为 3 分钟）内达到完全致密，有效保持了金刚石增强体的完整性。
该技术的核心价值在于将致密化与热降解分离开来；它允许您在高温有时间损坏金刚石或削弱材料结构之前完全烧结金属基体。
快速烧结的机制
直接焦耳加热
与依赖外部加热元件的传统方法不同，FAST 利用高电流。
这会通过模具立即产生内部热量。这种直接施加方式带来了卓越的加热效率。
同步机械压力
在电流加热材料的同时，设备会施加机械压力。
这种物理压缩与热量协同作用，将颗粒推到一起。与无压烧结相比，它显著加速了固结过程。
关键材料优势
防止金刚石退化
金刚石复合材料中最严峻的挑战是，长时间暴露在高温下会导致金刚石遭受热损伤。
通过将保温时间缩短至几分钟，FAST 将发生这种损伤的热窗口降至最低。金刚石保持完整，保留其硬度和结构完整性。
抑制晶粒粗化
在金属基体（如 Fe–Cu–Ni–Sn）中，保持晶粒细小对于强度至关重要。
长时间的加热循环通常会导致这些晶粒生长（粗化），从而削弱基体。电致固结的快速加热和冷却速率抑制了这种生长，从而获得了细小、坚固的微观结构。
卓越的相对密度
内部热量和物理压力的结合促进了快速致密化。
这确保了基体内部的空隙和孔隙被消除。结果是复合材料的相对密度和整体力学性能得到显著改善。
操作注意事项
精确性的必要性
尽管优势显而易见，但该过程严重依赖于对加热速率和保温时间的精确控制。
参考资料强调了具体的参数——300°C/min 和 3 分钟——是成功的驱动因素。偏离这些最佳窗口可能会抵消该技术的优势。
材料特异性
所描述的优势尤其针对Fe–Cu–Ni–Sn 等基体。
当将其应用于其他基体系统时，操作员必须验证材料对快速电烧结的响应是否相似。
为您的目标做出正确选择
要确定改性电致固结是否是您项目的正确解决方案，请考虑您的具体制造重点：
- 如果您的主要重点是金刚石的完整性：此方法是理想的，因为短的保温时间可以防止通常会损害金刚石性能的热降解。
- 如果您的主要重点是基体的强度：抑制晶粒粗化可确保细小的微观结构，从而在金属粘合剂中获得卓越的力学性能。
- 如果您的主要重点是工艺效率：与传统烧结方法相比，高加热速率（300°C/min）的能力大大缩短了循环时间。
通过利用 FAST 设备的优势，您可以在不牺牲密度和组件损坏的传统权衡的情况下，获得更高质量的复合材料。
总结表：
| 特征 | 传统烧结 | FAST / 电致固结 |
|---|---|---|
| 加热速率 | 低/中等 | 高达 300°C/min |
| 保温时间 | 长（数小时） | 极短（约 3 分钟） |
| 金刚石完整性 | 有热损伤风险 | 最大限度地保留 |
| 微观结构 | 可能发生晶粒粗化 | 细晶粒（抑制生长） |
| 致密化 | 较慢，取决于压力 | 通过直接焦耳加热快速实现 |
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参考文献
- Boranbay Ratov, D. L. Korostyshevskyi. Combined Effect of CrB<sub>2</sub> Micropowder and VN Nanopowder on the Strength and Wear Re-sistance of Fe‒Cu–Ni–Sn Matrix Diamond Composites. DOI: 10.12913/22998624/157394
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
