..陶瓷材料作為工程材料和功能材料的（de）重要組（zǔ）成部（bù）分，在新能源（yuán）、通信電子、半導體、航空航天等工業領域具有廣闊的應用前景。但由於陶瓷粉末多為離（lí）子（zǐ）鍵或共價鍵，傳統燒結工藝製備致密陶瓷材料（liào）所（suǒ）需的燒結溫度和保溫時間較高，必然導（dǎo）致晶粒粗（cū）化（huà）和氣孔殘留，從而影響陶瓷材料的（de）性能。

為了降低燒結溫（wēn）度，縮短燒結時間（jiān），提高燒結密（mì）度和（hé）材料性能，..各國研究人員開發了多種新型燒結技術。

01放（fàng）電等離子燒結（SPS）

SPS技術創造性地（dì）將直（zhí）流電流引（yǐn）入燒結過程（chéng），壓頭在對（duì）材（cái）料施加壓力的（de）同時充（chōng）當電流通過的載體。SPS是一種受到學術界（jiè）廣泛關注和研究的（de）新型快速燒（shāo）結技術。與（yǔ）傳統燒結技術通常（cháng）采（cǎi）用發熱（rè）體輻射加熱不（bú）同，SPS技術利用大（dà）電流通過模具或導電樣品產生的熱效應來（lái）加熱材料。

SPS設備工作原理示意圖

對於絕緣樣（yàng）品，通常采用（yòng）導電性好的石墨作（zuò）為模具材料，利用模具的電阻熱快（kuài）速（sù）升高樣品溫度。對於（yú）導電樣品，可以使用（yòng）絕緣模具來加熱直接通過樣品的電（diàn）流。升溫速率可達1000℃/min。當樣品溫度達到設（shè）定值時，經過短時間的保（bǎo）溫即可完成燒結。SPS技術具有（yǒu）燒結溫（wēn）度低、保溫時間短、升溫速率快、燒結壓力可調（diào）、多場耦合(電-力-熱)等突出優點。

02閃存(FS)

FS技術來源於電場輔助燒結技術(FAST)的研究。將待燒結的陶瓷素坯製成“骨狀”，其兩（liǎng）端通過鉑絲懸（xuán）掛在重（chóng）整爐內（nèi），向材料施加一定的直流或交流電場。爐體內有（yǒu）熱電偶用於測溫，底部有（yǒu）CCD相機可實時記錄樣品（pǐn）尺寸。

以3YSZ為例，研究人員發（fā）現與（yǔ）傳統燒結相比，若在爐體內以恒定（dìng）速率升溫時，對其施加20V/cm的直流電場場強（qiáng），可以在一定程度（dù）上提高燒結速率，降低燒結所需的爐溫。隨著場強的增強，燒結所需爐溫持續降低。當場強為60V/cm時，樣品會在爐溫升高至約（yuē）1025℃時瞬間致密（mì）化;當場強提（tí）高至120V/cm時，燒結爐溫甚至可以降低至850℃。

                                               
                                                                                 (a)FS裝置的示（shì）意圖(b)直流電場對3YSZ燒結速率的影響

這種全新的燒結技術被稱（chēng）為“閃速燒結”，即在一定的溫度和電場作用下，可以（yǐ）實現材料（liào）低（dī）溫、高速（sù）燒結的燒結新技術。通常會伴有材料內部熱失控、材料本身（shēn）電阻率驟降、強閃等現象。

FS技術主要涉及三個工藝參數，即爐溫(Tf)、場強(E)和電流(J)。在傳統（tǒng）的（de）FS模式下，向材料施加穩定的電場，爐溫以恒定的速率上升。爐溫低時，材料電阻率高，流過材料的電流小。隨著爐溫的升高，樣品的電阻率降低，電流逐漸變大。這個階段稱為（wéi）孵化階（jiē）段，係統由電壓控製。當爐溫升至臨界溫度（dù）時，材料電阻率急劇下降，電流急劇上升，出現FS。此時場強仍然穩定，所以係統的功率(W=EJ)會很快達到電源（yuán）的功率上限，係統由電壓控製變為電流控製，稱為FS階段。當材料電（diàn）阻率（lǜ）不再增（zēng）加時，場強又變得穩定，燒結進入穩定階段，即FS的保溫階段。在保溫階段之後，一個完（wán）整（zhěng）的（de）FS過程結束。

與傳統燒結相（xiàng）比，FS具有以下優點（diǎn）:縮短燒（shāo）結時間，降低爐溫，遏製晶粒長大，實（shí）現非平衡燒結，設備簡單（dān），成本低。

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