中国粉体网讯 近年来，提高致密化一直是特种陶瓷领域备受关注的研究方向，致密化程度往往对其性能，尤其是力学性能起着至关重要的作用。
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第一个方法是调整生坯组成及结构，如优化原料中颗粒尺寸、完善成型工艺等，也就是尽可能的将其压实，一般情况下生坯的致密性对制品的致密性有很大的影响，但并不是全部因素。
另一个对陶瓷的致密性有极大影响的因素是烧结方式，今天我们就来看一下哪些烧结方式有助于提高特种陶瓷的致密性。
传统烧结方法新工艺
传统的固相烧结工艺是使用高温电炉对陶瓷坯体进行加热使其烧结，具有设备简单、工艺流程易控制的优点，但传统无压烧结难以实现高致密化。因此，近年来发展出真空无压烧结、气氛烧结和两步烧结法等通过对烧结条件和路线的改进来促进烧结致密化。
1、真空无压烧结
真空无压烧结通过将真空炉内抽真空使样品在低气压下进行烧结。相对于普通固相烧结，真空无压烧结在较长的保温时间下既可以抑制晶粒尺寸的增长又可以有效地排出坯体内的气体，而且得到的晶粒尺寸更加均匀。
2、气氛烧结法
气氛烧结多采用惰性气体氛围。烧结非氧化物陶瓷时，气氛中较低的氧分压有助于坯体内氧化物的去除，加快坯体的收缩速度。而在烧结氧化物陶瓷时，坯体内部会形成更高的氧缺陷浓度，从而促进原子的扩散，提高烧结体的致密度，并降低烧结温度。
3、两步烧结法
通过控制烧结过程中的温度制度实现烧结致密化。该方法先以一定的升温速率将炉温升到一个较高温度T1，随后迅速降低炉内温度到一个较低的温度T2并保温一定的时间。T1一般与传统工艺的烧结温度相同或略高，从而给系统提供足够的热力学驱动力，使之能发生晶界扩散；T2通常比T1低100℃，这样既能保证晶界扩散的持续性又能抑制晶粒长大的速度。所以两步烧结法可以在较低的温度下得到相对致密的陶瓷材料，同时控制晶粒的异常生长。
真空无压烧结、气氛烧结和两步烧结法相对于传统无压烧结更有助于烧结致密化，但是这些烧结方法都存在着烧结温度高、烧结时间长的缺点，因此需要研究出新的烧结方法。
新型烧结方法
1、热压烧结
热压烧结是在传统烧结方法的基础上对坯体施加轴向压力，从而使陶瓷在烧结过程中获得额外的机械能而促进烧结致密化过程。烧结过程中外加应力促进了晶粒的蠕动，使陶瓷在较短的时间内得到较高的致密度，但外加应力使烧结过程中晶粒间的相互作用增加，小晶粒容易聚集合并成大晶粒，烧结体晶粒尺寸相对较大。
2、高压烧结
普通的热压烧结往往只能提供几十兆帕的压力，不能有效地降低烧结温度、排出气体和抑制晶粒的长大，高压烧结便应运而生。高压烧结大多利用机械多向加压，可以使陶瓷在1GPa以上的压力下烧结，因此能在较低的温度、较短的保温时间内得到高致密度的陶瓷，但由于施加压力过大，对设备要求较高，因而其应用受到一定的限制。
3、微波烧结
微波烧结兴起于20世纪70年代并在近年来逐步步入产业化。它具有高能效、无污染、整体快速加热、烧结温度低、材料显微结构均匀等优点。微波的整体加热方式可以使陶瓷坯体很快地达到烧结温度，微波辐射促使晶粒随电磁波频率震动，粒子的高速运动和在高速运动及相互碰撞中产生的热量共同促进了陶瓷材料的烧结，大幅提高烧结效率。
4、放电等离子体烧结
放电等离子体烧结具有热压烧结的特点，同时又引入电场的作用，因此烧结驱动力不仅来自于高温和外加机械力，还有电场以及晶粒间等离子体的作用，所以可以极大地促进烧结。采用这种方法既能有效降低烧结温度、大幅缩短烧结时间，又能缩小烧结体中的晶粒尺寸。
5、激光烧结
高能激光束对样品扫描的过程中，被照射区域能很快地达到很高的温度，局部产生液相，达到液相烧结的效果，因而短时间内就可完成烧结过程。但激光束对样品的作用只能到达一定的深度且烧结过程中升温降温较快，所以会导致陶瓷坯体内外烧结效果不均匀以及应力无法消除，便会出现致密度较低、晶粒尺寸较大及缺陷较多等问题。为解决这类问题，可用低能激光逐层扫描浆料涂层制备预烧结体，然后高温煅烧，即可得到高性能的陶瓷。
结束语
传统工艺需要较高的烧结温度以及长的保温时间并且难以实现烧结致密化，但其对烧结样品的无选择性具有无可比拟的优势。
热压烧结、高压烧结和放电等离子体烧结利用外加压力、放电局部高温等效应实现致密化烧结，同时大幅缩短了烧结时间、降低了烧结温度，但是这些方法需要外界的机械加压，只能烧结形状简单的陶瓷。
微波烧结不仅具有很高的烧结效率，同时可以烧结形状较复杂的陶瓷材料。虽然利用添加微波介质的方法可以烧结几乎所有陶瓷材料，但是复杂的工艺及设备的限制严重制约了微波烧结的产业化进展。
激光烧结作为新兴的烧结工艺还不成熟，如何稳定地实现烧结致密化以及如何在致密化的同时抑制晶粒的长大有待进一步探索。
参考来源：
[1]杨路等.特种陶瓷烧结致密化工艺研究进展
[2]滕元成等.高压烧结高纯微晶氧化铝陶瓷
[3]王晓平.微波烧结法制备ITO陶瓷
（中国粉体网编辑整理/山川）
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