燒結是先進陶瓷制備過程中最關鍵的環(huán)節(jié)，其本質是坯體排除氣孔完成致密化的過程。而燒結過程對于晶粒尺寸與氣孔含量有著直接影響，決定著先進陶瓷樣品的最終性能。先進陶瓷制備技術發(fā)展至少，燒結方法有很多，按照壓力、燒結氣氛等要素的不同可以分為真空燒結、熱壓燒結、放電等離子體燒結等。在這些燒結方法中，真空技術都發(fā)揮著重要作用。
1. 真空燒結
燒結過程中，氣氛的影響是復雜且重要的。燒結氣氛一般分為氧化、還原和中性3種。一般而言還原氣氛促進陰離子從晶體表面脫離，增加擴散系數，利于燒結；而氧化氣氛則利于陽離子擴散。由于氧化物燒結多受O2-擴散控制，所以還原氣氛（尤其是真空）更合適。真空還促進坯體內部氣體排出，加速致密化，從而在真空氣氛下加熱可得致密陶瓷。
真空燒結爐，來源：上海皓越電爐技術有限公司
真空燒結技術的出現為多種光功能陶瓷的發(fā)展奠定了技術基礎。1995年，Ikesue等將細化處理過的Y2O3與高純Al2O3和Nd2O3粉末混合，添加球磨助劑、分散劑等，采用球磨方法混合均勻，等靜壓成型后經過1700～1800℃真空燒結得到相對密度為99.98％的高透明YAG:Nd陶瓷，其平均晶粒尺寸為50μm，并且首次實現了激光輸出。
2. 真空熱壓燒結
熱壓燒結是對較難燒結的粉體在模具內施加壓力，同時升溫燒結的工藝。模具要求能導電且耐壓強，目前選用石墨作模具材料最為廣泛。石墨在高溫下容易發(fā)生氧化，而恰好在密閉的真空條件下能夠很好地延長石墨的使用壽命。同時，真空條件又能夠促進陰離子擴散。因此，目前真空熱壓燒結已成為重要的燒結手段。
光功能陶瓷可以應用真空熱壓法制備，外加壓力的輔助能夠有效促進致密化，縮短燒結時間，減少能耗。此外，針對其他常壓下難以燒結致密的陶瓷，采用真空熱壓技術也得到了較好的性能，例如應用較廣泛的ZnO和MgO陶瓷。
3. 放電等離子體燒結（SPS）
放電等離子體燒結技術是在熱壓燒結技術基礎上進行改進，引入了等離子體的活化作用，提高了加熱效率。SPS技術采用的依然是與熱壓燒結相近的石墨模具，因此真空氣氛仍是影響燒結過程的重要條件。在真空條件下進行燒結，一方面可以保護材料本身免受氧化，另一方面可以避免因石墨氧化導致的電阻變化，防止影響脈沖電流的傳輸和致密化過程。
放電等離子體燒結爐示意圖
SPS可以高效率地制備難燒結的陶瓷材料，除Al2O3、ZrO2等常見陶瓷外，SPS技術也可用于許多難燒結材料的制備，ZrB2、HfB2、ZrC、TiN等超高溫陶瓷以及W，Ｒe，Ta，Mo等難熔金屬及其合金。
小結
隨著先進陶瓷在生產和生活中的應用日益廣泛，其性能需求日益提高，這對于陶瓷的制備技術也提出了更高的要求，真空技術的引入為先進陶瓷的制備帶來了多角度和多層面的提升。在濕法成型工藝中，采用真空除泡技術能夠提升漿料的均勻程度，并有效減少成型部件中的缺陷，這一技術現已成為生產高質量陶瓷不可或缺的一環(huán)。至于燒結環(huán)節(jié)，真空氣氛則為陶瓷的致密化過程提供了關鍵的燒結動力
