特種(zhong)陶(tao)瓷(ci)的(de)(de)生產步驟大致(zhi)可以分為三步：第(di)一(yi)步是陶(tao)瓷(ci)粉體(ti)的(de)(de)制備、第(di)二步是成形(xing)，第(di)三步是燒(shao)結。其中燒(shao)結是粉末冶金，陶(tao)瓷(ci)，耐火材(cai)料，超高(gao)溫材(cai)料等工(gong)業的(de)(de)一(yi)個重要工(gong)序(xu)。

燒結(jie)的是(shi)把粉狀物料轉(zhuan)變為致密體(ti)。這(zhe)種燒結(jie)致密體(ti)通常是(shi)一(yi)種多晶材(cai)料，其顯微結(jie)構由晶體(ti)，玻璃體(ti)和(he)氣孔(kong)所(suo)組成(cheng)，燒結(jie)過(guo)程直接影(ying)響顯微結(jie)構中的晶粒尺寸和(he)分布，氣孔(kong)尺寸和(he)分布以及晶界體(ti)積分數。

無機材(cai)料(liao)的(de)性能不(bu)僅與材(cai)料(liao)組(zu)成（化學組(zu)成和礦(kuang)物組(zu)成）有關，還與材(cai)料(liao)的(de)顯微(wei)結(jie)構有密切的(de)關系。因此(ci)燒結(jie)工藝對(dui)材(cai)料(liao)的(de)使用性能影響(xiang)至(zhi)關重大。

陶瓷材料的燒(shao)(shao)(shao)結(jie)(jie)(jie)方法一(yi)般可分為(wei)：常規燒(shao)(shao)(shao)結(jie)(jie)(jie)、反應燒(shao)(shao)(shao)結(jie)(jie)(jie)、氣氛壓(ya)力燒(shao)(shao)(shao)結(jie)(jie)(jie)、熱壓(ya)燒(shao)(shao)(shao)結(jie)(jie)(jie)、熱等靜(jing)壓(ya)燒(shao)(shao)(shao)結(jie)(jie)(jie)、微波燒(shao)(shao)(shao)結(jie)(jie)(jie)、放電等離子燒(shao)(shao)(shao)結(jie)(jie)(jie)及高溫自蔓延燒(shao)(shao)(shao)結(jie)(jie)(jie)等。

常(chang)規(gui)燒(shao)結(jie)又稱(cheng)常(chang)壓(ya)燒(shao)結(jie)，屬于(yu)大(da)氣(qi)壓(ya)條件下坯體自由燒(shao)結(jie)的過(guo)程(cheng)，在(zai)無外加(jia)動力下材料開始燒(shao)結(jie)，溫(wen)度一般達到材料熔點的0.5-0.8即(ji)可。這(zhe)種燒(shao)結(jie)方法成本(ben)低，利于(yu)大(da)規(gui)模生產(chan)(chan)，是目(mu)前(qian)陶瓷材料生產(chan)(chan)中最(zui)常(chang)用(yong)的燒(shao)結(jie)方法。

適用(yong)于一般陶瓷制(zhi)(zhi)品及氧化物陶瓷制(zhi)(zhi)品，無(wu)壓燒結所得材料的(de)性能相對于熱壓工藝的(de)要(yao)低(di)。常(chang)用(yong)的(de)燒結設備有隧(sui)道窯及電(dian)爐等(deng)。

改善燒(shao)結過程及制品性能(neng)方法

反應(ying)燒結指(zhi)將原(yuan)料成(cheng)型體在(zai)一定溫度下通過固相，液相和(he)氣相相互間發(fa)生化(hua)學反應(ying)，同時進行致密化(hua)和(he)規定組分的(de)合成(cheng)，得(de)到預定的(de)燒結體的(de)過程。反應(ying)燒結僅局(ju)限于少(shao)量幾個體系(xi)，例(li)如氮化(hua)硅(gui)、氧(yang)氮化(hua)硅(gui)、碳化(hua)硅(gui)等。

優缺點

反應燒結的(de)優點(dian)是不(bu)需(xu)添加額(e)外的(de)添加物，因此高溫下(xia)材(cai)料的(de)強度不(bu)會明顯降低；產品的(de)外形(xing)和尺(chi)寸(cun)(cun)基本不(bu)變，可(ke)以制得(de)形(xing)狀(zhuang)復雜(za)尺(chi)寸(cun)(cun)精(jing)確(que)的(de)制品；要(yao)把兩個(ge)零件焊接在(zai)一(yi)起(qi)，只需(xu)將其連接在(zai)一(yi)起(qi)進(jin)行氮化即可(ke)；同時工藝簡單、經濟，適合大批(pi)量生產。

缺點(dian)是燒(shao)結坯密(mi)度(du)(du)低，例如反應燒(shao)結的(de)氮(dan)化硅密(mi)度(du)(du)約2.4g/cm3，氣壓燒(shao)結氮(dan)化硅密(mi)度(du)(du)約3.2g/cm3，材料力學(xue)性能不高(gao)。

氣(qi)氛壓力燒(shao)結(jie)(jie)(jie)采用(yong)專門的(de)(de)氣(qi)氛壓力燒(shao)結(jie)(jie)(jie)爐,在高溫燒(shao)結(jie)(jie)(jie)過程中設定(ding)的(de)(de)時間段內(nei)施加一定(ding)壓力的(de)(de)氣(qi)氛環境，以滿足(zu)部分(fen)特殊陶瓷材料的(de)(de)燒(shao)結(jie)(jie)(jie)要(yao)求。

例如對(dui)(dui)于(yu)在(zai)(zai)空氣中(zhong)很難(nan)燒(shao)(shao)結的(de)制品（如透光陶瓷或(huo)者非氧(yang)化(hua)物），為(wei)了(le)減少氣孔或(huo)防止(zhi)其氧(yang)化(hua)，需要在(zai)(zai)特殊的(de)氣氛條件下(xia)進行燒(shao)(shao)結。此外(wai)，一(yi)定壓(ya)力的(de)氣氛對(dui)(dui)燒(shao)(shao)結體產(chan)生一(yi)個類似于(yu)熱等靜壓(ya)過程的(de)均向施(shi)壓(ya)過程，有利于(yu)燒(shao)(shao)結材(cai)料性能的(de)進一(yi)步(bu)提高。

對于(yu)較(jiao)難燒結的粉料或生坯在模具內施加(jia)壓(ya)力，同時(shi)升溫燒結的工藝，溫度(du)度(du)與(yu)壓(ya)力的交互作用(yong)使(shi)顆粒(li)的粘性(xing)和塑性(xing)流動加(jia)強，有利于坯件的致(zhi)密(mi)化，可(ke)獲得幾乎(hu)無孔隙的制品，因此熱壓(ya)燒結也(ye)被(bei)稱為“全致(zhi)密(mi)工藝”。

加壓(ya)方式有：恒壓(ya)法、分段加壓(ya)，高溫(wen)加壓(ya)，真空(kong)熱壓(ya)，氣氛熱壓(ya)，連續熱壓(ya)等。對于同一材料(liao)而言(yan)，壓(ya)力燒(shao)結與常壓(ya)燒(shao)結相(xiang)比(bi)，燒(shao)結溫(wen)度低很多，燒(shao)結中氣孔率也低，所得的燒(shao)結體致(zhi)密，且較(jiao)低溫(wen)度抑制了(le)晶粒(li)的生長，制件具有較(jiao)高的強度。

但是熱(re)壓燒結(jie)(jie)只(zhi)能(neng)制(zhi)造(zao)形(xing)狀簡(jian)單(dan)的(de)制(zhi)品，如轉子發動機的(de)中的(de)刮片，高溫軸承、金屬切削刀具等(deng)。同時熱(re)壓燒結(jie)(jie)后微觀結(jie)(jie)構具有各向異性，導致使(shi)用(yong)性能(neng)也具有各向異性，限制(zhi)了(le)其使(shi)用(yong)范(fan)圍。

此外，由(you)于硬度高，熱壓制(zhi)品(pin)的后續加工特別困(kun)難。

熱等靜壓燒(shao)結(jie)采用(yong)專門的(de)熱等靜壓機(ji)，在(zai)高(gao)溫下各向均勻(yun)施壓完(wan)成。該方(fang)法(fa)適合(he)制(zhi)(zhi)(zhi)作(zuo)形狀較為(wei)復雜的(de)制(zhi)(zhi)(zhi)品，而且(qie)材料的(de)性能(neng)隨著制(zhi)(zhi)(zhi)品密度(du)均勻(yun)性的(de)改善而提(ti)高(gao)，比一般(ban)(ban)冷壓燒(shao)制(zhi)(zhi)(zhi)的(de)制(zhi)(zhi)(zhi)品強度(du)可(ke)(ke)提(ti)高(gao)30%-50%，比一般(ban)(ban)熱壓燒(shao)結(jie)可(ke)(ke)提(ti)高(gao)10%-15%。但是熱等靜壓燒(shao)結(jie)設備昂貴(gui)，一次性投資(zi)較大。

熱等(deng)靜壓(ya)燒結(jie)的產品(pin)密度均勻,機械性能優異,且各向(xiang)同性,是高性能陶瓷(ci)制品(pin)的常用燒結(jie)方法。

微(wei)波燒(shao)(shao)結(jie)是一種(zhong)利用電(dian)解質在高(gao)頻電(dian)場中的介質損(sun)耗,將微(wei)波能(neng)轉變為熱(re)能(neng)而(er)進行燒(shao)(shao)結(jie),微(wei)波燒(shao)(shao)結(jie)具有(you)(you)許多常(chang)規燒(shao)(shao)結(jie)無法實現的優點,如(ru)高(gao)能(neng)效、無污(wu)染、整(zheng)體快速(su)加熱(re)、燒(shao)(shao)結(jie)溫度低、材(cai)料(liao)的顯(xian)微(wei)結(jie)構(gou)均勻(yun),能(neng)獲(huo)得特殊結(jie)構(gou)或性能(neng)的材(cai)料(liao)等, 在節能(neng)、降低成本方面有(you)(you)巨大(da)的潛力。

根據微(wei)(wei)波(bo)(bo)能的(de)利用形式,微(wei)(wei)波(bo)(bo)燒(shao)(shao)結(jie)可分為:微(wei)(wei)波(bo)(bo)加(jia)熱燒(shao)(shao)結(jie),微(wei)(wei)波(bo)(bo)等離子燒(shao)(shao)結(jie),微(wei)(wei)波(bo)(bo)—等離子分布燒(shao)(shao)結(jie)等。

放(fang)電等(deng)離(li)子燒結是(shi)一(yi)種新型的(de)(de)材料燒結技術,除(chu)具有熱壓燒結的(de)(de)特(te)點外,其(qi)主要特(te)點是(shi)利用體加熱和(he)表面活化(hua),實現材料的(de)(de)超快速致(zhi)密化(hua)燒結。因其(qi)具有非常高(gao)的(de)(de)熱效率,可在相(xiang)當短(duan)的(de)(de)時間內使被燒結體達到(dao)致(zhi)密,對于(yu)燒結難燒結材料有獨特(te)的(de)(de)優勢。

放電等離子燒結(jie)(jie)(jie)的顯著特點是：升溫速率快,燒結(jie)(jie)(jie)時間(jian)短(duan),燒結(jie)(jie)(jie)溫度低和能耗少,現已(yi)被應用于燒結(jie)(jie)(jie)金屬、陶瓷、復(fu)合材料(liao)以及(ji)功能梯度材料(liao)等。

高溫自蔓延燒結實質是利用(yong)燃燒反應(ying)所產生的熱量(liang)進(jin)行燒結和(he)致密化。燒結可以在大氣、真空或高壓容(rong)器(qi)中進(jin)行。

可應用于高(gao)溫自蔓(man)延—離心法生產制備(bei)陶瓷復合鋼管，另外高(gao)溫自蔓(man)延燒結還可以進行陶瓷涂層和陶瓷焊接。

采用高(gao)溫(wen)離心(xin)合成法制成的(de)復合管材，經過2200度高(gao)溫(wen)燒(shao)制而(er)成的(de)致(zhi)密(mi)剛(gang)玉陶瓷。由過渡層把致(zhi)密(mi)剛(gang)玉陶瓷同鋼管牢固結合在(zai)一起。

自(zi)蔓(man)延(yan)(yan)陶(tao)瓷復合管是采用自(zi)蔓(man)延(yan)(yan)高溫(wen)合成(cheng)(cheng)+離心澆注(zhu)制造的，即把無縫鋼管放在(zai)離心機(ji)的管模(mo)內，在(zai)鋼管給加入鋁熱劑(ji)（氧化(hua)鐵(tie)粉(fen)和鋁粉(fen)混合物），離心機(ji)管模(mo)旋(xuan)轉(zhuan)達到(dao)一定速度后，經通電(dian)點燃(ran)鋁熱劑(ji)，燃(ran)燒波迅速蔓(man)延(yan)(yan)，爆炸成(cheng)(cheng)型。管道內部一般為黑色。

陶瓷(ci)的性(xing)能(neng)(neng)與陶瓷(ci)的制(zhi)造成(cheng)本(ben)(ben)是(shi)一對矛盾，要在保(bao)證使(shi)用(yong)性(xing)能(neng)(neng)的前(qian)提下，盡(jin)可能(neng)(neng)的降低生產(chan)成(cheng)本(ben)(ben)。而(er)對于(yu)特種陶瓷(ci)的生產(chan)成(cheng)本(ben)(ben)而(er)言(yan)，燒結(jie)占據陶瓷(ci)制(zhi)備成(cheng)本(ben)(ben)的很(hen)大一部分，因此在保(bao)證特種陶瓷(ci)的使(shi)用(yong)性(xing)能(neng)(neng)的前(qian)提下么，適當降低燒結(jie)溫度能(neng)(neng)顯著的降低陶瓷(ci)的生產(chan)能(neng)(neng)耗。

此外(wai)，在較低溫度下，燒結設(she)備及耐(nai)火材料的要求也相對(dui)沒(mei)那么苛刻(ke)，設(she)備的使用(yong)時間也相對(dui)可以延(yan)長。

目前(qian)，低溫燒結的方法主要有如下(xia)幾種：