陶瓷墙砖的闪烧与工业烧成对比研究:微观结构演变与性能优化新策略

【字体: 时间:2025年10月05日 来源:International Journal of Applied Ceramic Technology 2.3

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  本研究针对陶瓷墙砖行业高能耗痛点,探索闪烧技术(FS)在900°C低温条件下实现秒级烧结的创新工艺。团队通过调控电流密度(50-200 mA/mm2)发现FS样本可获得与传统工艺(CP)相当的吸水率(9.55%-10.32%)和孔隙率(19.06%-23.92%),并首次检测到gehlenite新相生成,虽硬度降低25%,但为陶瓷工业节能降耗提供了突破性解决方案。

  
陶瓷墙砖产业正面临高能耗挑战,传统工业烧成工艺(Conventional Process, CP)需长时间高温处理。闪烧(Flash Sintering, FS)这项革命性技术竟能在900°C的低温环境下,仅用数秒就完成烧结过程!研究人员施加100 V/cm电场,并探索50/100/150/200 mA/mm2不同电流密度的影响机制。
令人振奋的是:原料间的化学反应在闪电般速度下完全转化,微观结构与CP样本高度相似。FS样本展现出9.55%-10.32%的吸水率、19.06%-23.92%孔隙率和1.94-2 g/cm3体积密度——这些指标与传统工艺不相上下!更神奇的是,随着电流密度提升,材料致密化程度增强(密度↑/孔隙↓)。
相分析揭示重大发现:FS样本除石英(quartz)和钙长石(anorthite)外,竟生成CP样本中缺失的钙铝黄长石(gehlenite)新相!虽然维氏硬度较CP样本降低约25%,但这项研究为陶瓷工业的能源革命提供了充满想象力的技术路径。
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