Skip to main content
Erschienen in: Metallurgical and Materials Transactions B 6/2019

15.10.2019

Influence of Particle Size on Apparent Diffusivity During Spark Plasma Sintering of Crystalline Powders

verfasst von: X. X. Li, C. Yang, Z. Liu, F. Wang, Y. Y. Li, O. M. Ivasishin

Erschienen in: Metallurgical and Materials Transactions B | Ausgabe 6/2019

Einloggen

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract:

A theoretical framework is presented to determine an apparent diffusivity D during powder sintering and further elucidate the underlying interrelation between D and shrinkage behaviors of powders. Furthermore, to eliminate the influence of crystalline defects that are typically present in raw powders, complete crystallization of metallic glass powders is performed to allow the investigation of the influence of particle size solely on powder densification. Furthermore, to validate the framework developed, Ti40.6Zr9.4Cu37.5Ni9.4Sn3.1 crystalline alloy powders constituting particles with different sizes are examined to establish a correlation between D and the sintering behaviors of the powders. The findings show that the value of the apparent diffusivity D increases with the increasing particle size, which accelerates powder densification during spark plasma sintering. Furthermore, the results quantitatively support the argument that particle size can affect atomic diffusion during powder sintering.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Anhänge
Nur mit Berechtigung zugänglich
Literatur
1.
Zurück zum Zitat S.J.L. Kang (ed.), Sintering: Densification, Grain Growth and Microstructure, Elsevier Butterworth-Heinemann, Oxford, 2005. S.J.L. Kang (ed.), Sintering: Densification, Grain Growth and Microstructure, Elsevier Butterworth-Heinemann, Oxford, 2005.
2.
Zurück zum Zitat M. Schnabel, C. Weiss, M. Canino, T. Rachow, P. Löper, C. Summonte, S. Mirabella, S. Janz, P.R. Wilshaw: Appl. Phys. Lett., 2014, vol. 104, pp. 213108–213122.CrossRef M. Schnabel, C. Weiss, M. Canino, T. Rachow, P. Löper, C. Summonte, S. Mirabella, S. Janz, P.R. Wilshaw: Appl. Phys. Lett., 2014, vol. 104, pp. 213108–213122.CrossRef
3.
Zurück zum Zitat Z.A. Munir, U. Anselmi-Tamburini, M. Ohyanagi: J. Mater. Sci., 2006, vol. 41, pp. 763-777.CrossRef Z.A. Munir, U. Anselmi-Tamburini, M. Ohyanagi: J. Mater. Sci., 2006, vol. 41, pp. 763-777.CrossRef
4.
Zurück zum Zitat Z.H. Zhang, Z.F. Liu, J.F. Lu, X.B. Shen, F.C. Wang, Y.D. Wang: Scr. Mater., 2014, vol. 81, pp. 56-59.CrossRef Z.H. Zhang, Z.F. Liu, J.F. Lu, X.B. Shen, F.C. Wang, Y.D. Wang: Scr. Mater., 2014, vol. 81, pp. 56-59.CrossRef
5.
Zurück zum Zitat L.H. Liu, C. Yang, Y.G. Yao, F. Wang, W.W. Zhang, Y. Long, Y.Y. Li: Intermetallics., 2015, vol. 66, pp. 1-7.CrossRef L.H. Liu, C. Yang, Y.G. Yao, F. Wang, W.W. Zhang, Y. Long, Y.Y. Li: Intermetallics., 2015, vol. 66, pp. 1-7.CrossRef
6.
Zurück zum Zitat R.T. Li, Z.L. Dong, K.A. Khor: Scr. Mater., 2016, vol. 144, pp. 88-92.CrossRef R.T. Li, Z.L. Dong, K.A. Khor: Scr. Mater., 2016, vol. 144, pp. 88-92.CrossRef
7.
Zurück zum Zitat 7. Z. Trzaska, G. Bonnefont, G. Fantozzi, J.-P. Monchoux: Acta Mater., 2017, vol. 135, pp. 1-13.CrossRef 7. Z. Trzaska, G. Bonnefont, G. Fantozzi, J.-P. Monchoux: Acta Mater., 2017, vol. 135, pp. 1-13.CrossRef
8.
Zurück zum Zitat C. Yang, M.D. Zhu, X. Luo, L.H. Liu, W.W. Zhang, Y. Long, Z.Y. Xiao, Z.Q. Fu, L.C. Zhang, E.J. Lavernia: Scr. Mater., 2017, vol. 139, pp. 96-99.CrossRef C. Yang, M.D. Zhu, X. Luo, L.H. Liu, W.W. Zhang, Y. Long, Z.Y. Xiao, Z.Q. Fu, L.C. Zhang, E.J. Lavernia: Scr. Mater., 2017, vol. 139, pp. 96-99.CrossRef
9.
Zurück zum Zitat Z. Trzaska, A. Couret, J.-P. Monchoux: Acta Mater., 2016, vol. 118, pp. 100-108.CrossRef Z. Trzaska, A. Couret, J.-P. Monchoux: Acta Mater., 2016, vol. 118, pp. 100-108.CrossRef
10.
Zurück zum Zitat J.E. Alaniz, A.D. Dupuy, Y. Kodera, J.E. Garay: Scr. Mater., 2014, vol. 92, pp. 7-10.CrossRef J.E. Alaniz, A.D. Dupuy, Y. Kodera, J.E. Garay: Scr. Mater., 2014, vol. 92, pp. 7-10.CrossRef
11.
12.
Zurück zum Zitat S. Xie, R. Li, T. Yuan, M. Zhang, M. Wang, H. Wu, F. Zeng: Scr. Mater., 2018, vol. 149, pp. 125-128.CrossRef S. Xie, R. Li, T. Yuan, M. Zhang, M. Wang, H. Wu, F. Zeng: Scr. Mater., 2018, vol. 149, pp. 125-128.CrossRef
13.
Zurück zum Zitat V.V. Dabhade, T.R.R. Mohan, P. Ramakrishnan: Mater. Res. Bull., 2007, vol. 42, pp. 1262-1268.CrossRef V.V. Dabhade, T.R.R. Mohan, P. Ramakrishnan: Mater. Res. Bull., 2007, vol. 42, pp. 1262-1268.CrossRef
14.
Zurück zum Zitat N. Chawake, P. Ghosh, L. Raman, A.K. Srivastav, T. Paul, S.P. Harimkar, J. Eckert, R.S. Kottada: Scr. Mater., 2019, vol. 161, pp. 36-39.CrossRef N. Chawake, P. Ghosh, L. Raman, A.K. Srivastav, T. Paul, S.P. Harimkar, J. Eckert, R.S. Kottada: Scr. Mater., 2019, vol. 161, pp. 36-39.CrossRef
15.
Zurück zum Zitat X. Song, X. Liu, J. Zhang: J. Am. Ceram. Soc., 2006, vol. 89, pp. 494-500.CrossRef X. Song, X. Liu, J. Zhang: J. Am. Ceram. Soc., 2006, vol. 89, pp. 494-500.CrossRef
16.
17.
Zurück zum Zitat C. Yang, Y.J. Zhao, L.M. Kang, D.D. Li, W.W. Zhang, L.C. Zhang: Mater. Lett., 2018, vol. 210, pp. 169-172.CrossRef C. Yang, Y.J. Zhao, L.M. Kang, D.D. Li, W.W. Zhang, L.C. Zhang: Mater. Lett., 2018, vol. 210, pp. 169-172.CrossRef
18.
Zurück zum Zitat M.B. Shongwe, M.M. Ramakokovhu, S. Diouf, M.O. Durowoju, B.A. Obadele, R. Sule, M.L. Lethabane, P.A. Olubambi: J. Alloy. Compd., 2016, vol. 678, pp. 241-248.CrossRef M.B. Shongwe, M.M. Ramakokovhu, S. Diouf, M.O. Durowoju, B.A. Obadele, R. Sule, M.L. Lethabane, P.A. Olubambi: J. Alloy. Compd., 2016, vol. 678, pp. 241-248.CrossRef
19.
Zurück zum Zitat Z. Zhang, F. Wang, L. Wang, S. Li, S. Osamu: Mater. Lett., 2008, vol. 62, pp. 3987-3990.CrossRef Z. Zhang, F. Wang, L. Wang, S. Li, S. Osamu: Mater. Lett., 2008, vol. 62, pp. 3987-3990.CrossRef
20.
Zurück zum Zitat T. Paul, N. Chawake, R.S. Kottada, S.P. Harimkar: J. Alloy. Compd., 2018, vol. 738, pp. 10-15.CrossRef T. Paul, N. Chawake, R.S. Kottada, S.P. Harimkar: J. Alloy. Compd., 2018, vol. 738, pp. 10-15.CrossRef
21.
Zurück zum Zitat S. Decker, S. Martin, L. Krüger: Metall. Mater. Trans. A, 2015, vol. 47, pp. 170-177. S. Decker, S. Martin, L. Krüger: Metall. Mater. Trans. A, 2015, vol. 47, pp. 170-177.
22.
Zurück zum Zitat P. Heitjans, J. Kärger (ed.), Diffusion in Condensed Matter, Springer Verlag, Berlin Heidelberg, 2005. P. Heitjans, J. Kärger (ed.), Diffusion in Condensed Matter, Springer Verlag, Berlin Heidelberg, 2005.
24.
Zurück zum Zitat H. Zhu, R.S. Averback: Mater. Sci. Eng. A, 1995, vol. 204, pp. 96-100.CrossRef H. Zhu, R.S. Averback: Mater. Sci. Eng. A, 1995, vol. 204, pp. 96-100.CrossRef
25.
Zurück zum Zitat R.S. Averback, H. Zhu, R. Tao, H. Hofler, in: D.L. Bourell (Ed.), Synthesis and Processing of Nanocrystalline Powder, TMS, Warrendale, 1996, p. 203. R.S. Averback, H. Zhu, R. Tao, H. Hofler, in: D.L. Bourell (Ed.), Synthesis and Processing of Nanocrystalline Powder, TMS, Warrendale, 1996, p. 203.
26.
Zurück zum Zitat S.Y. Gómez, D. Hotza: J. Eur. Ceram. Soc, 2018, vol. 38, pp. 1736-1741.CrossRef S.Y. Gómez, D. Hotza: J. Eur. Ceram. Soc, 2018, vol. 38, pp. 1736-1741.CrossRef
27.
Zurück zum Zitat V.V. Dabhade, T.R. Mohan, P. Ramakrishnan: Mater. Sci. Eng. A, 2007, 452-453, 386-394.CrossRef V.V. Dabhade, T.R. Mohan, P. Ramakrishnan: Mater. Sci. Eng. A, 2007, 452-453, 386-394.CrossRef
28.
Zurück zum Zitat J.R. Groza, C.C. Koch (Ed.), Nanostructured Materials: Processing, Properties and Applications, Noyes Publication, New York, 2002, pp. 123–124.CrossRef J.R. Groza, C.C. Koch (Ed.), Nanostructured Materials: Processing, Properties and Applications, Noyes Publication, New York, 2002, pp. 123–124.CrossRef
29.
Zurück zum Zitat Q. Chen, C.Y. Tang, K.C. Chan, L. Liu: J. Alloy. Compd., 2013, vol. 557, pp. 98-101.CrossRef Q. Chen, C.Y. Tang, K.C. Chan, L. Liu: J. Alloy. Compd., 2013, vol. 557, pp. 98-101.CrossRef
30.
Zurück zum Zitat X.X. Li, C. Yang, T. Chen, Z.Q. Fu, Y.Y. Li, O.M. Ivasishin, E.J. Lavernia: Scr. Mater., 2018, vol. 151, pp. 47-52.CrossRef X.X. Li, C. Yang, T. Chen, Z.Q. Fu, Y.Y. Li, O.M. Ivasishin, E.J. Lavernia: Scr. Mater., 2018, vol. 151, pp. 47-52.CrossRef
31.
Zurück zum Zitat J. Frenkel: J. Phys., 1945, vol. 9, pp. 385-391. J. Frenkel: J. Phys., 1945, vol. 9, pp. 385-391.
32.
Zurück zum Zitat X.X. Li, C. Yang, T. Chen, Z.Q. Fu, Y.Y. Li, O.M. Ivasishin, E.J. Lavernia: Materialia., 2019, vol. 6, pp. 100334–100338.CrossRef X.X. Li, C. Yang, T. Chen, Z.Q. Fu, Y.Y. Li, O.M. Ivasishin, E.J. Lavernia: Materialia., 2019, vol. 6, pp. 100334–100338.CrossRef
33.
Zurück zum Zitat A. Antonelli, J. Bernholc: Phys. Rev. B., 1989, vol. 40, pp. 10643–10646.CrossRef A. Antonelli, J. Bernholc: Phys. Rev. B., 1989, vol. 40, pp. 10643–10646.CrossRef
34.
Zurück zum Zitat B.Y. Pines: J. Techn. Physics., 1946, vol. 16, p.737. B.Y. Pines: J. Techn. Physics., 1946, vol. 16, p.737.
35.
Zurück zum Zitat P.Y. Huang (ed.), Principle of Power Metallurgy, Metallurgical industry press, Beijing, 2008. P.Y. Huang (ed.), Principle of Power Metallurgy, Metallurgical industry press, Beijing, 2008.
36.
Zurück zum Zitat X.X. Li, C. Yang, H.Z. Lu, X. Luo, Y.Y. Li, O.M. Ivasishin: J. Alloy. Compd., 2019, vol. 787, pp. 112-122.CrossRef X.X. Li, C. Yang, H.Z. Lu, X. Luo, Y.Y. Li, O.M. Ivasishin: J. Alloy. Compd., 2019, vol. 787, pp. 112-122.CrossRef
37.
Zurück zum Zitat R.M. German (ed.), Sintering Theory and Practice, Wiley, New York, 1996. R.M. German (ed.), Sintering Theory and Practice, Wiley, New York, 1996.
38.
Zurück zum Zitat 38. V.A. Khonik, N.P. Kobelev: Phys. Rev. B, 2008, vol. 77, pp. 133203–133205.CrossRef 38. V.A. Khonik, N.P. Kobelev: Phys. Rev. B, 2008, vol. 77, pp. 133203–133205.CrossRef
39.
Zurück zum Zitat L.M. Kang, C. Yang: Adv. Eng. Mater., 2019, https://doi.org/10.1002/adem.201801359CrossRef L.M. Kang, C. Yang: Adv. Eng. Mater., 2019, https://​doi.​org/​10.​1002/​adem.​201801359CrossRef
40.
Zurück zum Zitat T. Paul, S.P. Harimkar: J. Phys. D: Appl. Phys., 2017, 50, pp. 27LT01–27LT04CrossRef T. Paul, S.P. Harimkar: J. Phys. D: Appl. Phys., 2017, 50, pp. 27LT01–27LT04CrossRef
41.
Zurück zum Zitat M. Köppers, C. Herzig, M. Friesel, Y. Mishin: Acta Mater., 1997, vol. 45, pp. 4181-4191.CrossRef M. Köppers, C. Herzig, M. Friesel, Y. Mishin: Acta Mater., 1997, vol. 45, pp. 4181-4191.CrossRef
Metadaten
Titel
Influence of Particle Size on Apparent Diffusivity During Spark Plasma Sintering of Crystalline Powders
verfasst von
X. X. Li
C. Yang
Z. Liu
F. Wang
Y. Y. Li
O. M. Ivasishin
Publikationsdatum
15.10.2019
Verlag
Springer US
Erschienen in
Metallurgical and Materials Transactions B / Ausgabe 6/2019
Print ISSN: 1073-5615
Elektronische ISSN: 1543-1916
DOI
https://doi.org/10.1007/s11663-019-01715-9

Weitere Artikel der Ausgabe 6/2019

Metallurgical and Materials Transactions B 6/2019 Zur Ausgabe

    Marktübersichten

    Die im Laufe eines Jahres in der „adhäsion“ veröffentlichten Marktübersichten helfen Anwendern verschiedenster Branchen, sich einen gezielten Überblick über Lieferantenangebote zu verschaffen.