陶瓷材料閃燒試驗(yàn)裝置

陶瓷技術(shù)的發(fā)展

陶瓷材料具有耐高溫、耐酸耐堿、強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用。然而，陶瓷材料的制備通常需要很高的燒結(jié)溫度，消耗大量能源，生產(chǎn)成本較高。為了降低陶瓷的生產(chǎn)成本和獲得優(yōu)異的陶瓷性能，人們采取了一系列措施。一方面添加燒結(jié)助劑，通過(guò)提高擴(kuò)散速率或者形成低溫液相的方式提高燒結(jié)速率；另一方面不斷開(kāi)發(fā)陶瓷燒結(jié)新技術(shù)，例如熱等靜壓燒結(jié)、微波燒結(jié)、放電等離子燒結(jié)等，這些燒結(jié)技術(shù)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(xué)Rishi Raj教授提出的一種新的燒結(jié)理念，指的是生坯在一定溫度和臨界電場(chǎng)下實(shí)現(xiàn)生坯的低溫極速致密化，這個(gè)過(guò)程一般是幾秒鐘，這也是閃燒與場(chǎng)輔助燒結(jié)的主要區(qū)別。相比于其他燒結(jié)方法而言，閃燒具有燒結(jié)時(shí)間短、溫度低的優(yōu)勢(shì)。

陶瓷材料閃燒試驗(yàn)裝置的特征

陶瓷材料閃燒試驗(yàn)裝置的閃燒有兩個(gè)特征現(xiàn)象：快速致密化和電導(dǎo)急速增加。與其它陶瓷燒結(jié)方法相比，閃燒具有燒結(jié)溫度極低、時(shí)間超短的優(yōu)勢(shì)，大大的降低了能耗，為陶瓷的發(fā)展開(kāi)啟了嶄新的一頁(yè)。

閃燒法的三個(gè)階段

閃燒（flash sintering）是在2010年由科羅拉多大學(xué)Rishi Raj教授提出的一種新的燒結(jié)理念，指的是生坯在一定溫度和臨界電場(chǎng)下實(shí)現(xiàn)生坯的低溫極速致密化，這個(gè)過(guò)程一般是幾秒鐘，如圖所示，這也是閃燒與場(chǎng)輔助燒結(jié)的主要區(qū)別。相比于其他燒結(jié)方法而言，閃燒具有燒結(jié)時(shí)間短、溫度低的優(yōu)勢(shì)。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(shè)備及狗骨型試樣示意圖

圖為恒溫實(shí)驗(yàn)時(shí)閃燒的三個(gè)階段

按照閃燒過(guò)程中，功率的變化，主要分為以下三個(gè)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(gè)

階段所需的時(shí)間稱(chēng)之為孕育時(shí)間，孕育時(shí)間一般受電場(chǎng)強(qiáng)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(dá)到限定電流后，試樣由恒壓狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楹懔鳡顟B(tài)，功率逐漸趨于穩(wěn)定，與此同時(shí)試樣迅速致密化；

第三階段-穩(wěn)定階段（stabilization stage），功率隨保溫時(shí)間的增大沒(méi)有明顯變化，趨于穩(wěn)定，致密化過(guò)程結(jié)束。