陶瓷材料閃燒試驗(yàn)裝置

  陶瓷材料廣泛應(yīng)用于航空、機(jī)械、冶金、電 子、生物等方面，在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中起到越來 越重要的作用。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，是限制其廣泛應(yīng)用的一個(gè)主要原因。為了降低陶瓷的生產(chǎn)成本和獲得更加優(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。

閃燒試驗(yàn)裝置：

閃燒過程的階段：

（1）恒壓階段(孵化階段)：在位于爐體內(nèi)部的素坯兩端施加初始電場，爐體按設(shè)定程序升溫，電路中電流微乎其微。

（2）閃燒階段：當(dāng)爐體溫度升高到某一溫度時(shí)，電路中電流急劇上升，數(shù)秒內(nèi)飆升至設(shè)定值，爐體進(jìn)入保溫模式。

（3）恒流階段：電路中電流以初始設(shè)定值恒流輸出，持續(xù)一段時(shí)間，關(guān)閉電源， 試樣隨爐冷卻到室溫。

技術(shù)參數(shù)：

電場強(qiáng)度：在一定電場強(qiáng)度下，當(dāng)爐體溫度升高到某一特定值時(shí)，電路中會(huì)出現(xiàn)電流急劇上升的現(xiàn)象，這個(gè)溫度點(diǎn)稱之為閃燒點(diǎn)。對于同一種材料，初始電場強(qiáng)度越大，材料的閃燒點(diǎn)越低。但閃燒現(xiàn)象是發(fā) 生在一定電場強(qiáng)度之上的，電場強(qiáng)度較低時(shí)，并不會(huì)發(fā)生閃燒現(xiàn)象。此外，隨著電場強(qiáng)度的增大，所制備陶瓷材料晶粒尺寸減小。

電流密度：閃燒現(xiàn)象發(fā)生以后(恒流階段)，隨著所限制電 流密度的增大，陶瓷材料致密程度逐漸增大。 材料達(dá)到致密化后，繼續(xù)增大電流密度，晶粒尺寸增加。電流從初始值升高到zui終值時(shí)，增長模式可 分為一次式和步進(jìn)式。

電源頻率：為了探索頻率在閃燒過程中的作用，gittings等人以生物陶瓷為研究對象，系統(tǒng)地調(diào)查了溫度和頻率對該材料電導(dǎo)率的影響，實(shí)驗(yàn)溫度范圍為200-1000℃從直流測試到交流。當(dāng)交流頻率增加到1 MHz時(shí)，陶瓷電導(dǎo)率相比室溫出現(xiàn)了5個(gè)數(shù)量級(jí)的強(qiáng)勁增長。

閃燒的影響因素：

電場強(qiáng)度對試樣孕育時(shí)間及致密化的影響        電流密度對試樣致密化的影響

電流密度和保溫時(shí)間對晶粒尺寸的影響            不同電流密度下在保溫時(shí)間對試樣致密度的影響

不同爐溫下孕育時(shí)間隨電場強(qiáng)度的變化

設(shè)備夠成：高溫爐、直流高壓電源、電壓、電流表

陶瓷材料閃燒試驗(yàn)裝置