脉冲放电·低温快速

——日本FDC富士电波 Dr.Sinter Lab.Jr MS-1 脉冲通电加压烧结系统技术解析

一、产品概述

放电等离子烧结（SPS）依托脉冲通电加压工艺，实现各类难烧结材料的快速致密化。Dr.Sinter系列作为 SPS 技术路线的代表性设备品牌，长期应用于新材料研发领域。日本富士电波工机株式会社（Fuji Electronic Industrial）面向新材料研发与教学场景推出的 Dr.Sinter Lab.Jr系列，采用紧凑型桌面式结构，搭载 AC 伺服加压系统，最高烧结温度可达 2500℃，是高校及科研院所开展低温快速烧结实验的主流设备。

二、SPS烧结原理与技术特征

依托SPS 烧结工艺依托火花放电效应的作用机理，SPS 烧结可在比传统烧结工艺低 200～500℃的温度条件下完成致密化，整套过程（含升温、保温）仅需 5～20 分钟，即可制备致密度 99% 以上的高致密烧结坯。由于热量集中于颗粒表面快速自发热，能够有效抑制粉体晶粒长大，在块体成型过程中保留原料原本的非晶结构与纳米晶组织。 Dr.Sinter Lab.Jr 系列搭载 AC 伺服加压系统，实现轴向载荷的精密控制；SPS 电极配置专用密封水冷结构，降低电极发热损耗；真空腔体采用不锈钢前开门立式圆筒结构并配备水冷回路；测温系统采用热电偶与红外双路测温方案，脉冲通电、断电时长可自由设定，支持真空、氩气、氮气等多种气氛环境下的烧结试验。

三、机型规格

Dr.Sinter Lab.Jr 系列可满足从材料研发到小批量试制的加压与电流匹配需求：212Lx 最大加压 20kN，脉冲输出电流 1000A；322Lx 最大加压 30kN，脉冲输出电流 2000A；632Lx 最大加压 60kN，脉冲输出电流 3000A。全系机型最高烧结温度均可达到 2500℃，最小加压 0.5kN，适配低压敏感型粉体与薄片试样。设备采用三相 AC200V 输入的直流脉冲电源，脉冲通电时长 1～999ms、断电时长 1～99ms，可精细调节脉冲占空比。 

同系列新款标准机型 MS-1 延续该产品设计思路，腔体采用 SUS 水冷圆筒前开门真空结构；电极配置专用水冷密封组件，搭载 AC 伺服加压系统，脉冲通断时间可自由设定；配备热电偶 + 红外双路测温方案，支持真空、氩气、氮气等多种气氛环境，可完成材料烧结、固相接合、表面改性等多种工艺。

四、应用领域

Dr.Sinter Lab.Jr系列设备主要面向高校、科研院所的新材料基础研究与教学试验场景，依托SPS放电等离子烧结低温快速、晶粒可控的核心技术优势，在多种前沿材料研发方向具备突出适用性。 在纳米块体材料制备方面，SPS烧结温度相比传统烧结低200~500℃，烧结周期仅5~20分钟，能够显著抑制烧结过程中的晶粒长大，最大程度保留粉体原始纳米晶结构，制备高致密度纳米晶块体材料，解决传统热压、常压烧结工艺极易造成纳米晶粒粗化、丧失纳米效应的痛点。 设备适配多类型异种材料复合烧结与固相接合，可处理金属、陶瓷、高分子、半导体、绝缘体等物性差异悬殊的材料体系。依托真空、氮气、氩气多种可控气氛环境，能够实现异种材料之间的固相结合，开发一体化复合功能构件，是异种材料界面研究的重要试验平台。