预加热闪烧炉
传统的陶瓷烧结方法,是指紧密堆积的陶瓷粉体在高温热驱动力的作用下,通过原子扩散排出晶粒间的气孔从而致密化的过程。在高温条件下,原子扩散作用在帮助材料致密化的同时,也会不可避免地导致晶粒长大现象。对于多晶材料,高的密实度意味着更好的力学性能,而晶粒的长大则会造成材料性能的劣化,影响材料的应用。长时间的高温烧结也使得陶瓷行业成为一种高能耗产业。
闪烧(Flash sintering)技术是近几年出现的一种新型电场辅助陶瓷烧结方法。“Flash sintering”一词最早的出现于1952年Hill的文章中,文中描述了一种在压力辅助条件下,将直流电直接通过迅速升温的金属陶瓷坯体,来制备金属陶瓷块材料的方法。
闪烧技术的工作原理,现在所说的闪烧是一个新的烧结概念,第一篇文献于2010年由Cologna等报道,在此文及其后续的研究论文中,作者描述了一个典型的闪烧实验平台。利用这一平台,Cologna将氧化锆陶瓷坯体通过两根铂丝悬吊在立式管式炉的热区处,铂丝将样品与电源连成回路。通过在850℃的炉内温度下对样品两端加大于40V/cm的电场,使样品因焦耳热效应迅速升温,同时发出亮光形成“flash”过程,在几秒钟之内完成致密化。
闪烧技术通常会伴随以下三个现象发生: 1.材料内部的热失控; 2.材料本身电阻率的突降; 3.强烈的闪光现象。 闪烧技术主要涉及三个工艺参数,即炉温(Tf)、场强(E)与电流(J)。对材料施加稳定的电场,炉温则以恒定速率升高。当炉温较低时材料电阻率较高,流经材料的电流很小。随着炉温的升高,样品电阻率降低,电流逐渐增大。这一阶段称为孕育阶段,系统为电压控制。当炉温升高至临界温度时,材料电阻率突降,电流骤升,闪烧发生。 由于此时场强仍稳定,因此系统功率(W=EJ)将快速达到电源的电功率上限,系统由电压控制转变为电流控制,这一阶段称为闪烧阶段。当材料电阻率不再升高时,场强再次稳定,烧结进入稳定阶段,即闪烧的保温阶段,保温阶段之后一次完整的闪烧过程结束。
与传统烧结相比,闪烧主要有以下优势: 1.缩短烧结时间,并降低烧结所需温度; 2.抑制晶粒生长,能够实现非平衡烧结; 3.设备简单,成本较低。
描述 |
数量 |
图片 |
管式炉 |
1 台 |
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石英管 |
1根 |
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不锈钢法兰 |
1套 |
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电动升降平台 |
1台 |
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电极 |
2根 |
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样品夹具 |
1套 |
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不锈钢炉钩 |
1 根 |
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石英炉塞 |
2个 |
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高温手套 |
1 付 |
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氧化铝坩埚 |
1个 |
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K型热电偶 | 1个 | |
COM转USB接口(选配) |
1 套 |
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说明书 |
1 份 |
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软件(选配) |
1 份 |
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