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更新時間：2026-09-24 
瀏覽次數：231原理
在**密閉管式腔體內**，通過抽真空 / 氣氛置換，創造低氧、無氧環境；再用電加熱升溫，使粉體 / 坯體在設定溫度、壓力、氣氛下發生**固相擴散、顆粒頸生長、孔隙收縮，實現致密化燒結**。
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> 本質：**隔絕空氣氧化 + 高溫促進物質擴散，把粉末壓坯或粉體變成致密固體**。
分 4 個階段完整工作流程
1. 密封與氣氛 / 真空準備階段
管式爐兩端由真空法蘭 + O 型圈密封，爐管形成密閉腔體。
- 方案 A【真空燒結】：啟動機械泵（或分子泵），抽出爐管內空氣，降低腔體內壓強，減少氧氣，同時把樣品內吸附水、氣體雜質脫除。
- 方案 B【氣氛保護燒結】：**洗氣置換**：抽真空 → 充入保護氣體（Ar/N?）→ 再次抽真空，重復 2～4 次，把殘留氧氣降到很低；之后保持**微正壓流動氣氛**，防止外界空氣倒灌。
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> 若還原工藝：置換完成后通入 H?，在還原氣氛下燒結氧化物。
2. 升溫階段
溫控系統（PID 程序）輸出功率，加熱元件（電阻絲 / 硅碳棒 / 硅鉬棒）發熱，熱量通過輻射 + 熱傳導加熱爐管內樣品。
按預設升溫速率緩慢升溫：
1. 低溫段：樣品脫水、脫除有機物、脫氣；
2. 中溫段：顆粒表面原子開始擴散，粉末顆粒之間形成 “燒結頸"；
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> 升溫不能過快，否則樣品內部氣體來不及排出，造成鼓泡、開裂。
### 3. 高溫保溫（燒結核心階段）
達到燒結溫度后恒溫保溫，**固相擴散**起主導作用：
粉末顆粒表面、晶界處原子發生遷移，顆粒之間的接觸面不斷擴大，內部連通孔隙逐漸縮小、封閉，坯體體積收縮、致密度提升，完成燒結。
- 真空環境：孔隙內氣體更容易逸出，有利于提高致密度；
- 保護氣氛：防止金屬、易氧化陶瓷在高溫被氧化。
4. 降溫階段
燒結完成，停止加熱，爐膛自然 / 風冷降溫。
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> 關鍵操作：**高溫階段不能破真空！** 必須冷卻到 200℃以下，再泄壓、開爐。
> 防止高溫樣品接觸空氣快速氧化；同時避免爐管（剛玉 / 石英）溫差過大炸裂。
關鍵物理概念（燒結原理）
**固相燒結**：不熔化，只是高溫下原子擴散，粉末結合致密。
區別于熔煉：樣品整體不變成液相（少數液相燒結會出現少量液相）。
- 驅動力：粉末顆粒的表面能；顆粒表面積減小，系統能量降低。
- 物質遷移路徑：表面擴散、晶界擴散、體積擴散。
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