陶瓷注射成型烧结技术

先进陶瓷材料作为工程材料和功能材料的重要组成部分，在新能源、通讯电子、半导体、航空航天等工业领域有着广阔的应用前景。然而由于陶瓷粉体多为离子键或共价键化合物，传统的烧结工艺难以制备致密的陶瓷材料，因此，烧结过程中需要进行大量的烧结制备工作。陶瓷材料烧结温度较高，保温时间较长，必然导致晶粒粗化、孔隙残留，进而影响陶瓷的性能。陶瓷注射成型.为了减少金属烧结为了提高烧结温度、缩短烧结时间、提高烧结密度和材料性能，研究人员开发了多种新的烧结技术。

放电等离子烧结（SPS）

SPS技术是受到学术界广泛关注和研究的一种新型快速烧结技术，图1示出了其工作原理。

SPS技术率先将直流脉冲电流引入烧结工艺压头在对材料施加压力的同时，还充当着电流通过的载体。与传统烧结技术通常采用加热体的辐射加热不同，SPS是利用大电流通过模具或导电样品的热效应来加热材料。对于绝缘样品，通常采用导电性良好的石墨作为模具材料，利用模具的电阻热使样品迅速升温。对于导电样品，可采用绝缘模具，直接让电流通过样品加热，升温速度可达1000℃/min，当样品温度达到设定值后，经过短暂的保温即可完成烧结。

SPS技术具有烧结温度低、保温时间短、升温速度快、烧结压力可调、多场耦合（电-机-热）等优点。

闪速烧结（FS）

FS技术于2010年由科罗拉多大学的Cologna等人首次报道，基于场辅助金属粉末烧结技术（FAST）的研究

FS技术主要涉及三个工艺参数，即炉温（Tf）、场强（E）和电流（J）。图3C给出了传统FS工艺中各参数的变化趋势。在该模式下，对材料施加恒定的电场，炉温以恒定的速率上升。当炉温较低时，材料电阻率较高，流过材料的电流较小。随着炉温的升高，样品电阻率下降，电流逐渐增大。此阶段称为孵化阶段，系统为电压控制。当炉温升至临界温度时，材料电阻率突然下降，电流急剧上升，发生FS。由于此时场强尚稳定，系统功率（W=EJ）将很快达到电源的功率极限，系统由电压控制转为电流控制，称为FS阶段。当材料电阻率不再上升时，场强再次稳定，烧结进入稳定阶段，即FS的绝缘阶段。绝缘阶段结束后，一个完整的FS过程结束。

与传统烧结相比，FS烧结具有以下优点：缩短烧结时间、降低烧结所需炉温、抑制晶粒长大、可实现非平衡烧结、设备简单、成本低。