陶瓷材料閃燒試驗裝置

陶瓷技術的發展

陶瓷材料具有耐高溫、耐酸耐堿、強度高等優點，被廣泛應用。然而，陶瓷材料的制備通常需要很高的燒結溫度，消耗大量能源，生產成本較高。為了降低陶瓷的生產成本和獲得優異的陶瓷性能，人們采取了一系列措施。一方面添加燒結助劑，通過提高擴散速率或者形成低溫液相的方式提高燒結速率；另一方面不斷開發陶瓷燒結新技術，例如熱等靜壓燒結、微波燒結、放電等離子燒結等，這些燒結技術不僅降低了能耗，而且使材料的性能得到顯著提高。

閃燒是在2010年由科羅拉多大學Rishi Raj教授提出的一種新的燒結理念，指的是生坯在一定溫度和臨界電場下實現生坯的低溫極速致密化，這個過程一般是幾秒鐘，這也是閃燒與場輔助燒結的主要區別。相比于其他燒結方法而言，閃燒具有燒結時間短、溫度低的優勢。

陶瓷材料閃燒試驗裝置的特征

陶瓷材料閃燒試驗裝置的閃燒有兩個特征現象：快速致密化和電導急速增加。與其它陶瓷燒結方法相比，閃燒具有燒結溫度極低、時間超短的優勢，大大的降低了能耗，為陶瓷的發展開啟了嶄新的一頁。

閃燒法的三個階段

閃燒（flash sintering）是在2010年由科羅拉多大學Rishi Raj教授提出的一種新的燒結理念，指的是生坯在一定溫度和臨界電場下實現生坯的低溫極速致密化，這個過程一般是幾秒鐘，如圖所示，這也是閃燒與場輔助燒結的主要區別。相比于其他燒結方法而言，閃燒具有燒結時間短、溫度低的優勢。閃燒裝置主要是由爐體和電源兩部分組成，如圖所示。

圖為閃燒設備及狗骨型試樣示意圖

圖為恒溫實驗時閃燒的三個階段

按照閃燒過程中，功率的變化，主要分為以下三個階段，如圖：

首先階段-孕育階段（incubation stage），在這一階段功率緩慢增加，這個

階段所需的時間稱之為孕育時間，孕育時間一般受電場強度和溫度的影響；

第er階段-閃燒階段（flash sintering stage），在這一階段功率急劇變化，達到限定電流后，試樣由恒壓狀態轉變為恒流狀態，功率逐漸趨于穩定，與此同時試樣迅速致密化；

第三階段-穩定階段（stabilization stage），功率隨保溫時間的增大沒有明顯變化，趨于穩定，致密化過程結束。