脉冲电流热加工(Pulse Electric Current Heat Treatment，比如烧结，焊接等)是九十年代发展起来的一种材料快速制备新技术，它包括放电等离子烧结与焊接、等离子活化烧结与焊接、脉冲大电流扩散焊接等。它具有升温、降温速度快、能在较低的温度下烧结或焊接以及时间短的特点。该技术已应用于梯度功能材料、金属基复合材料、纤维增强复合材料、纳米材料、多孔材料等多种材料的烧结和不相容材料之间的连接。 脉冲大电流烧结、焊接为什么如此之快是各国研究人员探索的热点，多数学者从证明形成等离子的角度来解释这一现象。实际上，脉冲大电流热加工过程是由原子的扩散过程来实现的。因此，原子的扩散是决定脉冲大电流热加工的重要因素。在脉冲大电流加工过程中原子是如何扩散的，与一般的加热烧结、焊接是否一样，脉冲大电流形成的特殊电场及磁场是否对原子的扩散有大的推动作用，弄清这些问题成为进一步揭示脉冲大电流热加工机理的关键。本文设计出三种样品预构件，研究脉冲大电流加热条件下片状材料、线状材料和球形颗粒之间的原子扩散过程，弄清脉冲大电流加热条件下原子扩散与一般烧结和焊接过程中原子扩散的区别，以证实特殊的电场和磁场是否对原子的扩散有推动作用，揭示脉冲大电流加热条件下原子的扩散过程，探索脉冲大电流热加工技术快速高效的原因。 其它条件相同时，分别在750℃、800℃、850℃、900℃的温度下采用脉冲大电流加热连接Cu和Ni片状材料，结果表明接触面处Cu和Ni的扩散系数随温度升高而增大。与辐射加热相比，接触面处原子扩散速率加快。其它条件相同时，将试样分别以200℃／min、260℃／min、370℃／min的升温速率升温，结果表明，升温速率在260℃／min左右时接触面处Cu和Ni的扩散系数最大。其它条件相同时，分别以6／1、12／2、24／4、48／8的脉冲比(ON／OFF)扩散连接Cu和Ni片状材料，结果表明脉冲大电流加热条件下，电流的脉冲比(ON／OFF)对接触面处原子的扩散也有影响。其它条件相同时，改变装模方式以获得不同的加热条件和电场条件，结果表明，无模套时接触面处Cu和Ni的扩散系数比有模套时大。 脉冲大电流加热条件下，其它条件相同时，分别在800℃、900℃的温度 武汉理土大学硕士学位论文下扩散连接Cu丝和Ni丝，结果表明接触线处Cu和Ni的扩散系数随温度的升高而增大。与辐射加热条件下的比较研究表明:脉冲大电流加热促进了接触线处原子的扩散。 脉冲大电流烧结Fe颗粒材料，烧结体孔径平均值随温度呈波浪关系;辐射加热烧结体的孔径平均值随温度的升高先缓慢减小，继续升高温度，孔径平均值急剧减小。通过两种加热条件下烧结体孔径分布的比较，表明脉冲大电流烧结在相对较低的温度就能获得更高的致密度。其它条件相同，分别以6/1、12/2、24/4、48/8的脉冲比(ON/O FF)烧结Fe，结果表明脉冲比为12/2时获得的相对密度最高。对同温度下脉冲大电流和辐射加热烧结体的扫描电镜分析表明，前者颗粒间接触区面积比后者大，证明脉冲大电流加热条件下物质迁移速率大于辐射加热。比较脉冲大电流和辐射加热烧结过程中样品的收缩，结果表明前者在相对较低的温度即发生明显的收缩，并且收缩速率大于后者。