一种芯杆随动的放电烧结模具
技术领域
本发明涉及粉末冶金模具的技术领域，特别是涉及一种芯杆随动的放电烧结模具。
背景技术
粉末冶金的一系列新技术现在大量用于陶瓷材料的制备，而其中放电等离子烧结(Spark Plasma Sintering，简称SPS)是一种将金属、无机非金属等粉末装入石墨等材质制成的模具内，利用上、下模冲及通电电极将特定烧结电源和压制压力施加于烧结粉末，经放电活化、热塑变形和冷却完成制取高性能材料粉末冶金烧结技术。放电等离子烧结具有在加压过程中烧结的特点，脉冲电流产生的等离子体及烧结过程中的加压有利于降低粉末的烧结温度。同时低电压、高电流的特征，能使粉末快速烧结致密。但是因为放电不均匀问题，使得工件的内外温差大，成型后的工件的组织不均匀，力学性能较差，严重影响该工艺的发展。
发明内容
本发明的目的是提供一种芯杆随动的放电烧结模具，以解决上述现有技术存在的问题，使烧结样品的外表面与内部均有脉冲电流通过，让烧结样品受电场影响均匀，烧结样品的组织均匀性与综合力学性能提高。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供了一种芯杆随动的放电烧结模具，包括上压头、下压头、模套和芯杆，所述上压头与所述下压头均套设于所述模套内，所述上压头与所述下压头的内端面之间形成样品腔，所述样品腔用于容纳烧结样品，所述芯杆贯穿所述上压头且能够与所述下压头的内端面相接触，所述上压头、所述芯杆与所述下压头分别与外部电源连接。
优选的，所述上压头、所述下压头和所述模套的材质均为石墨，所述芯杆设置有若干个且材质为导电材料。
优选的，所述模套的外侧壁上设置有测温孔。
优选的，所述模套的内侧壁、所述上压头与所述下压头的外表面上均设置有石墨纸。
优选的，所述上压头的外端面上设置有沉孔，所述沉孔贯穿所述上压头，所述芯杆贯穿所述沉孔。
优选的，所述芯杆包括相互连接的头部和尾部，所述头部位于所述沉孔底部时，所述尾部的端面能够保持与所述烧结样品表面平齐。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明的芯杆可随动的放电烧结模具，通过在上压头与下压头加载电流和电压，上压头、模套和下压头在烧结样品外部形成导电加热通路，同时由于在上压头内引入了可导电、可随动的芯杆，通过上压头、随动芯杆和下压头在烧结样品内部形成导电加热通路，使脉冲电流可以引入样品内部，内外同时对样品加热，从而有效避免无机非金属材料因导电性差，只能通过石墨模具导电，从烧结样品外部进行加热烧结导致的样品受热不均匀现象的发生，从而提高烧结样品的组织均匀性与综合力学性能，并且在加压过程中，芯杆可随着粉末高度的减小而在上压头内部向上滑动，不会阻碍对烧结样品的加压操作。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明芯杆随动的放电烧结模具的结构示意图；
图2为本发明芯杆随动的放电烧结模具使用时的示意图；
其中：1-下压头，2-模套，3-烧结样品，4-芯杆，5-上压头，6-测温孔。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种芯杆随动的放电烧结模具，以解决现有技术存在的问题，使烧结样品的外表面与内部均有脉冲电流通过，让烧结样品受电场影响均匀，烧结样品的组织均匀性与综合力学性能提高。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1至图2所示：本实施例提供了一种芯杆随动的放电烧结模具，包括上压头5、下压头1、模套2和芯杆4，上压头5与下压头1均套设于模套2内。上压头5与下压头1的内端面之间形成样品腔，样品腔用于容纳烧结样品3，芯杆4贯穿上压头5且能够与所述下压头的内端面相接触上压头5与下压头1与模套2的尺寸相匹配，芯杆4可以伴随烧结样品3在样品腔内的挤压实现随动，上压头5、芯杆4与下压头1分别与外部电源连接。上压头5、模套2和下压头1在烧结样品3的外表面形成导电加热通路，同时上压头5、芯杆4和下压头1在烧结样品3的内部也形成导电加热通路，使脉冲电流可以引入样品内部，内外同时对样品加热，从而提高烧结样品的组织均匀性与综合力学性能。
具体的，上压头5、下压头1和模套2的材质均为石墨，芯杆4的材质为石墨或其他硬质导电材料，由于模具均为导电材质，贯穿上压头5的芯杆4可以设置为一个或者若干个，使烧结样品3的导电和加热更均匀。所以本实施例中电源施加在上压头5和下压头1上。模套2的外侧壁上设置有测温孔6，便于对烧结温度的检测。模套2的内侧壁、上压头5与下压头1的外表面上均设置有石墨纸，在模具上包裹石墨纸可以增加压头表面与筒形模套2之间的摩擦力，使得模套2可以悬空放置，且在放电烧结过程中会有液相产生，石墨纸使得这些液相不会污染压头与模套2，实现了模具的重复利用。
上压头5的外端面上设置有沉孔，沉孔贯穿上压头5，芯杆4贯穿沉孔。芯杆4包括相互连接的头部和尾部，头部位于沉孔底部时，尾部的端面能够保持与烧结样品3的表面平齐，沉孔的深度至少与样品腔深度相同，保障芯杆4在烧结过程始终与下压头1保持连接和导电。本实施例的芯杆4随动的放电烧结模具具体使用过程如下：
先分别给下压头1和上压头5的外表面、模套2的内侧壁包裹一层石墨纸。再把上压头5、芯杆4与模套2进行嵌套组装，并把芯杆4抽出样品腔，将上压头5与模套2的末端立于操作台上进行装烧结样品3，向样品腔内加入一定量粉末状的烧结样品3后，将芯杆4推至沉孔的顶部，使芯杆4尾部的端面与样品上表面平齐，然后加盖下压头1。最后，将装好烧结样品3的整套模具调转180°方向置于SPS烧结室内进行施压和通电烧结。
本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
