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焦耳热烧结和等离子体活化烧结是放电等离子烧结的两个主要烧结机制。本文通过实验测量和理论计算分析烧结过程中焦耳热产生规律。针对放电等离子物理原理,将CaF2无机纳米放电等离子助烧剂组装在Fe-6.5Si磁性粉末表面,研究CaF2无机纳米粉末对Fe-6.5Si磁性粉末的助烧行为。放电等离子烧结机理分析和烧结工艺参数对烧结影响规律是本文研究的重点。运用SPS技术分别在40 MPa和550MPa烧结压力烧结Fe-6.5Si磁性粉末,根据SPS装置实时记录的电流电压数据,求出观测电阻变化。通过理论计算求出模具中粉体、压头、石墨垫片的电阻值,并将计算结果与观测结果对比。设计SPS设备外接数据采集卡,实时采集烧结过程中脉冲电压,计算不同压力下烧结温度、电阻率、相对密度之间的关系。经过计算发现,当样品相对致密度超过70%后,模具内部组成的电路的电阻在40 MPa压力烧结过程中,主要来自石墨垫片和压头,而550 MPa压力烧结时,主要来自石墨垫片。通过干磨和湿磨两种工艺,研究球磨时间与颗粒粒度之间的关系,制备出平均粒径为10~30nm的CaF2纳米粉末。运用酒精湿包技术将CaF2纳米粉末均匀组装在微米Fe-6.5Si磁性粉末外表面。以自动和手动两种烧结方式,分别在40MPa和600MPa烧结压力下,用CaF2无机纳米粉末为放电等离子助烧剂烧结具有良好导电性的Fe-6.5Si合金。研究无机纳米粉末量和包覆效果等影响导体颗粒表面放电间隙调控和放电效果的主要因素对放电增强效应的影响。通过适当的SPS工艺参数控制,在烧结中期阶段取样,利用SEM对粉末样品表面微区变化进行观察,研究CaF2对Fe-6.5Si粉末烧结行为的影响,探求SPS参数与无机纳米放电增强效应的协调机制。在相同的烧结条件下,对比纯Fe-6.5Si微米粉末,添加质量分数为0.5%的CaF2助烧剂后样品的起始烧结温度和最终烧结温度分别降低了75°C和70°C,烧结温度从600℃降低到540℃的情况下制备出更高密度的样品,相对致密度达99.1%。实验证明了烧结过程中较小焦耳热也能制备更高致密度的样品,CaF2无机纳米粉末助烧剂的放电增强效应得到证实。320℃的烧结温度下,用0.5%CaF2助烧剂烧结Fe-6.5Si微米块体表面发现了局部融化现象,证实了烧结过程中有局部高温产生。分别在400MPa、500MPa、600MPa烧结压力下对含0.5%CaF2助烧剂的Fe-6.5Si微米粉末进行烧结,研究了烧结压力与助烧剂协调机制。540℃烧结温度制备出了软磁性能最好的Fe-6.5Si块体。与纯Fe-6.5Si烧结相比,饱和磁感应强度从1.72T增加到了2.06T,电阻率提高了近两倍。