Al₂O₃-GdAlO₃-ZrO₂共晶陶瓷的闪烧制备

Preparation of Al₂O₃-GdAlO₃-ZrO₂ eutectic ceramics by flash sintering

摘要

Al₂O₃基共晶陶瓷具有卓越的高温力学性能，在极端环境领域具有较大的应用前景，探索能耗低且工艺简单的制备方法对其工业化应用具有重要意义。采用闪烧技术成功制备Al₂O₃-GdAlO₃-ZrO₂共晶陶瓷，研究电场强度、限制电流和闪烧时间对闪烧行为、物相和共晶组织形貌的影响。结果表明：随着电场强度的增加，闪烧温度降低。在600，700，800，900 V/cm的电场强度下，Al₂O₃-Gd₂O₃-ZrO₂混合粉体的闪烧温度分别为994，958，943，911 ℃。在900 V/cm的电场强度、911 ℃闪烧温度下，获得Al₂O₃-GdAlO₃-ZrO₂共晶陶瓷。随着限制电流和闪烧时间的增加，不规则的共晶结构向规则共晶结构转变，且组织细化。电场强度对共晶组织形貌没有明显影响。焦耳热效应对共晶组织的形成起着重要作用，但仅靠焦耳热效应难以完全解释闪烧过程中共晶组织的形成。

Abstract

Al₂O₃-based eutectic ceramics have excellent high-temperature mechanical properties，showing great application prospects in the field of extreme environments. Therefore， it is of great significance to explore the preparation method with low energy consumption and simple process for its industrial application. The Al₂O₃-GdAlO₃-ZrO₂ eutectic ceramics are successfully prepared by flash sintering technique. The effects of electric field strength， current limit and flash sintering time on flash sintering behavior， phase and microstructure morphology are studied. The results show that the flash sintering temperature decreases with the increase of electric field strength. Under the electric field strength of 600， 700， 800， 900 V/cm， the flash temperature of Al₂O₃-Gd₂O₃-ZrO₂ mixed powder is 994， 958， 943， 911 ℃， respectively. Al₂O₃-GdAlO₃-ZrO₂ eutectic ceramics are obtained at an electric field strength of 900 V/cm and a flash temperature of 911 ℃. With the increase of current limit and flash sintering time， the irregular eutectic structure transforms into a regular eutectic structure， and the eutectic structure becomes finer. The electric field strength has no significant effect on the morphology of the eutectic structure. The Joule heating effect plays an important role in the formation of eutectic structure. However， it is difficult to fully explain the formation of eutectic structure in the flash sintering process only by the Joule heating effect.

Graphical abstract

关键词

共晶陶瓷 / 闪烧 / 显微组织 / 电场强度 / 限制电流

Key words

eutectic ceramic / flash sintering / microstructure / electric field strength / current limit

高温结构陶瓷是航空航天、国防以及核能等尖端领域不可或缺的关键材料，发展新型高温结构陶瓷一直是国内外的一个研究热点。近年来，由于具有卓越的高温力学性能和良好的韧性，Al₂O₃基共晶陶瓷在国际上引起了广泛的关注^［1-2］。Al₂O₃基共晶陶瓷的基体与第二相从熔体中同时共生复合，相界取代了多晶陶瓷中大量存在的晶界，完全消除了多晶陶瓷晶粒之间存在的玻璃相和孔隙，不仅提高界面结合强度，也显著改善陶瓷的韧性^［3］。Al₂O₃基共晶陶瓷还具有天然的抗氧化和抗腐蚀能力，因而不再需要设计防护涂层，特别适合制造长寿命的高温构件。Al₂O₃基共晶陶瓷早期是通过传统凝固方法制备^［3-4］，后来又发展了激光区熔法、电子束区熔法、激光悬浮区熔法等方法^［5-8］。然而，这些方法在制备大尺寸复杂形状共晶陶瓷构件方面存在困难，例如制备温度高、生产周期长、工艺设备复杂、成分偏析等，因此严重制约高性能共晶陶瓷的发展和工程化应用。如果能够通过传统的粉体烧结方法制备出高性能的Al₂O₃基共晶陶瓷，则有可能突破现有制备方法的局限和不足，促进Al₂O₃基共晶陶瓷的发展和应用。

采用传统烧结方法制备Al₂O₃基共晶陶瓷始于20世纪末，目前为止已有多种烧结技术被用于制备此类陶瓷。研究者采用放电等离子烧结技术成功制备了Al₂O₃-Y₃Al₅O₁₂{}_{}^{[\mathrm{9}-\mathrm{10}]}，Al₂O₃-Er₃Al₅O₁₂{}_{}^{[\mathrm{11}]}，Al₂O₃-GdAlO₃{}_{}^{[\mathrm{12}]}等共晶陶瓷；采用热压烧结技术制备了Al₂O₃-GdAlO₃-ZrO₂{}_{}^{[\mathrm{13}]}，Al₂O₃-Y₃Al₅O₁₂{}_{}^{[\mathrm{14}]}，Al₂O₃-GdAlO₃{}_{}^{[\mathrm{15}]}等共晶陶瓷。然而，上述烧结方法首先需要将初始原料通过高温熔化凝固技术获得共晶陶瓷粉体，然后再通过昂贵的设备来烧结制备出块体共晶陶瓷，能耗巨大且工艺复杂，不利于工业化生产。闪烧是近年来备受研究者关注的一种新型烧结技术，其可实现陶瓷材料的低温快速烧结致密化^［16-19］。此外，闪烧还可实现固相反应和致密化的同时进行^［20-21］，有利于降低生产成本。基于闪烧技术的特点和优势，以常规的陶瓷粉体为原料，通过闪烧技术制备Al₂O₃基共晶陶瓷，有望突破传统烧结工艺的技术瓶颈。然而，目前关于闪烧制备Al₂O₃基共晶陶瓷的研究报道较少^［22-23］。本工作通过闪烧技术成功制备Al₂O₃-GdAlO₃-ZrO₂共晶陶瓷，研究电场强度、限制电流和闪烧时间对闪烧行为、物相和微观组织形貌的影响，并讨论共晶陶瓷的闪烧制备机理，以期为高性能Al₂O₃基共晶陶瓷的制备提供一种新的技术途径。

1 实验材料与方法

1.1 实验材料

原材料为采用聚丙烯酰胺凝胶法^［24］制备的Al₂O₃，Gd₂O₃和ZrO₂纳米粉体，将粉体按照摩尔比58∶19∶23的共晶组成配料，然后将混合粉体以乙醇为研磨介质混合5 h，经过80 ℃干燥后，在200 MPa的压力下进行180 s单轴压力成型，压制成长度为20 mm、宽度为3 mm、厚度约为1 mm的“狗骨头”状素坯。

1.2 闪烧制备

闪烧实验装置如图1所示。将素坯通过铂丝和直流电源（HPS0614， 杭州蓝仪电子有限公司）相连接，施加600~900 V/cm电场，然后置入管式炉中，通过泰克数字万用表（DMM 4040）测量样品的电压和电流，管式炉升温，升温速率为10 ℃/min，当温度达到一定值时，通过样品的电流急剧增大至限定值（限制电流为50~120 mA），表明闪烧发生。此时电源的控制模式由电压控制转变为电流控制，样品继续在恒定电流下保持0~360 s后，关闭电源和烧结炉，随炉自然冷却至室温。

1.3 测试与表征

利用D8 Advance型X射线衍射仪（XRD）测试样品物相组成；采用S-4800型场发射电子扫描显微镜的背散射电子成像技术（BSE-SEM）表征样品微观组织形貌。

2 结果与分析

2.1 Al₂O₃-GdAlO₃-ZrO₂共晶陶瓷的反应闪烧研究

图2为素坯的XRD谱图。可以看出，衍射峰分别对应于Al₂O₃（JCPDS No.74-1081），Gd₂O₃（JCPDS No.86-2477）和ZrO₂（JCPDS No.86-1450），表明素坯的物相由Al₂O₃，Gd₂O₃和ZrO₂组成。

图3为电流密度和功率密度随炉温的变化曲线。图3（a）为样品在600~900 V/cm的电场强度作用下电流密度随炉温的变化曲线。可以看出，当炉温升高至某一数值时，电流密度急剧上升至设定的极限值3.33 A/cm²（对应于限制电流100 mA），表明闪烧发生^［25］。在600，700，800 V/cm和900 V/cm的电场强度下，样品分别在994，958，943 ℃和911 ℃处发生闪烧，说明闪烧温度随着电场强度的增加而降低，这与已报道的研究结果相一致^［26-27］。图3（b）为功率耗散随炉温的变化曲线。可以看出，功率耗散先是随着炉温的升高呈线性增加趋势，当炉温升高至某一数值时，功率耗散发生非线性增加，表明此时闪烧发生^［28-29］。从图3（b）还可以看出，在不同的电场强度（600~900 V/cm）作用下，样品发生闪烧时的功率耗散处于一个较窄的范围（3~10 mW/mm³），这一现象说明焦耳热在引发闪烧过程中起着重要的作用^［30］，只有当功率耗散达到一定阈值时，样品才会发生闪烧行为。

图4为600~900 V/cm电场强度下闪烧所得样品的XRD谱图。可以看出，所有样品均显示相同的衍射图谱，表明不同电场强度作用下闪烧所得样品具有相同的物相组成。此外，衍射峰分别对应于Al₂O₃（JCPDS No.74-1081），GdAlO₃（JCPDS No.46-0395）和ZrO₂（JCPDS No. 86-1450），表明闪烧后样品的物相由Al₂O₃，GdAlO₃和ZrO₂组成。从XRD结果（图2和图4）可以看出，闪烧过程中Al₂O₃和Gd₂O₃发生反应生成GdAlO₃。采用传统的固相反应方法，Al₂O₃和Gd₂O₃反应生成GdAlO₃需要在1500 ℃保温2 h^［13］，而在本工作中，Al₂O₃和Gd₂O₃在相对低的炉温（911~994 ℃）下闪烧30 s即可反应生成GdAlO₃，充分说明闪烧能够极大促进物质传质过程，从而实现低温快速反应。

图5为600~900 V/cm电场强度、100 mA限制电流条件下闪烧30 s所得样品的微观组织形貌。可以看出，所有样品都呈现出典型的共晶晶团结构，即由不同尺寸的晶团构成的多相组织。在每个晶团内部，Al₂O₃相、GdAlO₃相和ZrO₂相交错分布，界面紧密相连，构成致密的三维共晶网络结构，其中黑色区域为Al₂O₃相，白色区域为GdAlO₃，灰色区域为ZrO₂相^［5，23］。各相的形状不规则，是典型的不规则共晶结构。此外，样品中显微组织分布不均匀，Al₂O₃相和GdAlO₃相存在偏聚现象，这可能是原始复合粉体团聚所造成的。从图5还可以看出，随着电场强度的增加，样品的共晶组织形貌没有发生显著的变化，表明闪烧过程中电场强度对共晶组织的形貌无明显影响。

闪烧样品纵断面的微观组织，如图6所示。从图6（a）可以看出，闪烧样品内局部位置出现孔洞，这可能是由于电流局域化造成的。闪烧过程中，电流的局域化使得样品中部分区域的温度远高于熔点，从而产生液相，随着液相的重新结晶，样品中产生孔洞^［31-32］。此外，闪烧样品纵断面仍然展示出共晶组织结构，但是组织形貌和样品表面的形貌有所差别，如图6（b）所示。可知，在一些晶团内部，白色的GdAlO₃相以棒状或纤维状的形态均匀地分布在灰色的ZrO₂相中。Mishra等^［31］研究发现，由于闪烧时间极短，闪烧过程中样品的温度分布不均匀，表面和内部的温度存在一定的梯度。此外，电场分布也不均匀。温度和电场的分布不均匀有可能导致闪烧样品的表面和内部生成形貌不完全相同的共晶组织。

为了进一步研究限制电流对共晶组织形貌的影响，在恒定电场强度900 V/cm、限制电流50~120 mA的条件下进行闪烧实验，闪烧时间为30 s。电流密度随炉温的变化曲线，如图7所示。可以看出，当炉温较低时，样品的电流密度几乎为零。当炉温增加到某一临界值时，电流密度发生突变，急剧增加到预设的最大值，表明此时闪烧发生。当限制电流分别为50，80，100，120 mA时，样品发生闪烧的炉温分别为894，929，911，888 ℃。可以明显看出，闪烧温度和限制电流之间没有规律。由此可以得出，样品的闪烧温度只与电场强度有关，而与限制电流无关。在同样的电场强度（900 V/cm）下，闪烧炉温的微弱差异是由于样品的差异（比如致密度、均匀度等）所引起的。

在电场强度900 V/cm、限制电流50~120 mA下闪烧30 s所得样品的BSE-SEM像，如图8所示。可以看出，在不同限制电流下闪烧所得的样品中均生成共晶组织。但是，在50 mA限制电流作用下，样品的微观结构以多晶结构（由Al₂O₃，GdAlO₃和ZrO₂等轴晶粒组成）为主，只有部分区域生成共晶结构，如图8（a）所示。随着电流增大到80 mA，多晶结构完全消失，显微组织完全转变为不规则的共晶结构，如图8（b）所示。当限制电流达到120 mA时，不规则的共晶组织转变为三相交织在一起的规则晶团组织，如图8（c）所示。此外，随着电流增加，偏析相逐渐减少，共晶间距减小，共晶组织更加均匀和细化。由此可以得出，闪烧过程中限制电流大小对共晶组织形貌具有重要的影响，通过调控限制电流，可以获得相分布均匀且组织细小的共晶结构，相界面数量增加，有利于增强其力学性能^［33］。Ma等^［34］在利用激光悬浮区熔法制备Al₂O₃-GdAlO₃-ZrO₂共晶陶瓷的过程中发现，随着凝固速率的增大，样品组织由象形文字非规则共晶形貌向片层状规则共晶形貌转变。在闪烧制备共晶陶瓷的过程中，随着限制电流的增大，样品温度升高，导致凝固速率增加，从而产生均匀细小的规则共晶组织。

为进一步探究闪烧时间对物相和共晶组织形貌的影响，施加800 V/cm的电场强度和100 mA的限制电流，控制闪烧时间为0（当电流达到预设极限值时即结束闪烧实验），10，50 s和360 s。图9为不同闪烧时间下所得样品的XRD谱图。可以发现，在闪烧0 s即闪烧刚开始时，样品中出现GdAlO₃衍射峰，说明闪烧发生时，Al₂O₃和Gd₂O₃发生固相反应生成GdAlO₃。此外，样品中还有少量的Gd₂O₃存在。当闪烧时间为10 s时，Gd₂O₃衍射峰完全消失，说明Gd₂O₃已经完全和Al₂O₃发生反应生成GdAlO₃。当闪烧时间延长至50 s和360 s时，衍射峰没有明显变化，说明物相保持不变。

图10为不同闪烧时间下所得样品的背散射电子像。可以看出，闪烧时间为0 s的样品中已经形成不规则的共晶结构，同时存在着GdAlO₃偏析相。随着闪烧时间的延长，共晶组织形貌发生改变，不规则的共晶结构转变为晶团结构，GdAlO₃偏析相减少，逐渐转变为纤维状或片层状形貌，如图10（b）~（d）所示。另外，随着闪烧时间的增加，共晶相间距不断减小。当闪烧时间从0 s增加到360 s时，Al₂O₃片层厚度由320 nm减小到125 nm。可知，闪烧时间对共晶组织的形貌有着重要影响，随着闪烧时间的增加，共晶相分布更加均匀，共晶组织更为细小。

2.2 焦耳热效应对Al₂O₃-GdAlO₃-ZrO₂共晶组织形成机理的影响

在闪烧过程中，样品通过电流产生焦耳热，导致样品实际温度高于闪烧发生时的炉温。由于闪烧时间短，难以通过实验测量的手段获得样品的实际温度。本工作中，根据黑体辐射模型^［35］，通过理论计算的方式获得样品的实际温度，计算公式如式（1）所示。

T={\left[T_{\mathrm{0}}^{\mathrm{4}}+\frac{W}{A\epsilon \sigma }\right]}^{\mathrm{1}/\mathrm{4}}（1）

式中：T为样品实际温度；T_{\mathrm{0}}为闪烧发生时的炉温；W为闪烧时样品的电能损耗；A为样品的表面积（1.66×10^-4 m²）；\epsilon为辐射系数（0.4~1.0）；\sigma为Stefan常数（5.67×10^-8 W·m^-2∙K^-4）。根据式（1），计算电场强度600~900 V/cm、限制电流100 mA下闪烧样品的实际温度，结果如表1所示。可以看出，由于焦耳热效应，样品的实际温度要高于闪烧发生时的炉温。在600 V/cm电场强度下，样品能达到的最高温度为1534 ℃，远远高于闪烧炉温994 ℃。表2为电场强度900 V/cm、限制电流50~120 mA下闪烧样品的实际温度。可以看出，随着限制电流的增加，样品的实际温度升高。在闪烧过程中，尽管样品的实际温度高于炉温，但是仍低于Al₂O₃-GdAlO₃-ZrO₂三元共晶的形成温度（1662 ℃）^［36］，不足以导致共晶组织形成。Yang等^［37］和Aoki等^［38］认为，闪烧过程中由于电流的局域化导致部分区域的温度远高于熔点，使得样品发生熔化，在随后的凝固过程中生成共晶结构。Liu等^［39-40］认为，闪烧过程中共晶结构的形成和电场效应有关，电场和物质的相互耦合作用导致共晶结构的产生。在本工作中，电流大小和闪烧时间对共晶组织形貌有着重要的影响（图8，10），而电流大小与焦耳热效应密切相关。因此，焦耳热效应对共晶组织的形成起着重要的作用。然而，仅靠焦耳热效应难以完全解释闪烧过程中共晶组织的形成，电场效应也有可能促进共晶结构的生成^［39-40］。

3 结论

（1）在600~900 V/cm电场强度作用下，Al₂O₃-Gd₂O₃-ZrO₂混合粉体在911~994 ℃发生闪烧，获得Al₂O₃-GdAlO₃-ZrO₂共晶陶瓷，闪烧过程中Al₂O₃和Gd₂O₃发生反应生成GdAlO₃。

（2）电场强度决定闪烧温度，随着电场强度的增加，闪烧温度降低。电场强度对共晶组织形貌没有明显影响，而限制电流和闪烧时间对共晶组织形貌有着重要影响。随着限制电流和闪烧时间的增加，不规则共晶结构向规则共晶结构转变，且组织细化，共晶相间距变小。

（3）焦耳热效应对共晶组织的形成起着重要的作用，但是仅靠焦耳热效应难以完全解释闪烧过程中共晶组织的形成。闪烧可实现Al₂O₃基共晶陶瓷的低温快速制备，且工艺简单，可通过限制电流和闪烧时间调控共晶组织形貌。

参考文献

[1] WAKU Y， NAKAGAWA N， WAKAMOTO T， et al. A ductile ceramic eutectic composite with high strength at 1873 K［J］. Nature，1997， 389（6646）： 49-52.

[2] 苏海军， 王恩缘， 任群， 超高温氧化物共晶复合陶瓷研究进展［J］. 中国材料进展， 2018， 37（6）： 438-447.

[3] SU H J， WANG E Y， REN Q， et al. Progress of ultra-high temperature oxide eutectic composite ceramics research［J］. Materials China， 2018， 37（6）： 438-447.

[4] LLORCA J， ORERA V M. Directionally solidified eutectic ceramic oxides［J］. Progress in Materials Science， 2006， 51（6）： 711-809.

[5] 陈昌明， 周万城， 张立同， 定向凝固陶瓷共晶复合材料［J］. 材料导报， 1996（4）： 74-78.

[6] CHEN C M， ZHOU W C， ZHANG L T， et al. Directed solidification of ceramic eutectic composites［J］. Materials Review， 1996（4）： 74-78.

[7] LIU H F， SU H J， SHEN Z L， et al. Direct formation of Al₂O₃/GdAlO₃/ZrO₂ ternary eutectic ceramics by selective laser melting： microstructure evolutions［J］. Journal of the European Ceramic Society， 2018， 38（15）： 5144-5152.

[8] SU H J， ZHANG J， LIU L， et al. Preparation and microstructure evolution of directionally solidified Al₂O₃/YAG/YSZ ternary eutectic ceramics by a modified electron beam floating zone melting［J］. Materials Letters， 2013， 91： 92-95.

[9] SU H J， LIU Y， REN Q， et al. Distribution control and formation mechanism of gas inclusions in directionally solidified Al₂O₃-Er₃Al₅O₁₂-ZrO₂ ternary eutectic ceramic by laser floating zone melting［J］. Journal of Materials Science & Technology， 2021， 66： 21-27.

[10] SHEN Z L， SU H J， LIU Y， et al. Laser additive manufacturing of melt-grown Al₂O₃/GdAlO₃ eutectic ceramic composite： powder designs and crack analysis with thermo-mechanical simulation［J］. Journal of the European Ceramic Society， 2022， 42（14）： 6583-6598.

[11] HARADA Y， UEKAWA N， KOJIMA T， et al. Fabrication of Y₃Al₅O₁₂-Al₂O₃ eutectic materials having ultrafine microstructure［J］. Journal of the European Ceramic Society， 2008， 28（1）： 235-240.

[12] XIA X J， LI X Q， ZHANG M， et al. Transitional/eutectic microstructure of Al₂O₃-ZrO₂ （Y₂O₃） ceramics prepared by spark plasma sintering［J］. Materials Letters， 2016， 175： 212-214.

[13] ÖZERDEM E， AYAS E. Fabrication and microstructural stability of spark plasma sintered Al₂O₃/Er₃Al₅O₁₂ eutectic［J］. Ceramics International， 2015， 41（10）： 12869-12877.

[14] HARADA Y， UEKAWA N， KOJIMA T， et al. Fabrication of dense material having homogeneous GdAlO₃-Al₂O₃ eutectic-like microstructure with off-eutectic composition by consolidation of the amorphous［J］. Journal of the European Ceramic Society， 2009， 29（11）： 2419-2422.

[15] HENNICHE A， OUYANG J， MA Y， et al. Microstructure， mechanical and thermo-physical properties of hot-pressed Al₂O₃-GdAlO₃-ZrO₂ ceramics with eutectic composition［J］. Progress in Natural Science： Materials International， 2017， 27（4）： 491-497.

[16] YAO B， SU H J， ZHANG J， et al. Sintering densification and microstructure formation of bulk Al₂O₃/YAG eutectic ceramics by hot pressing based on fine eutectic structure［J］. Materials & Design， 2016， 92： 213-222.

[17] HENNICHE A， OUYANG J H， LIU Z G， et al. Effect of SiC addition on mechanical properties of hot-pressed Al₂O₃-GdAlO₃ ceramics with eutectic composition［J］. Ceramics International， 2018， 44（8）： 9585-9592.

[18] BIESUZ M， SGLAVO V M. Flash sintering of ceramics［J］. Journal of the European Ceramic Society，2019，39（2/3）： 115-143.

[19] 傅正义， 季伟， 王为民. 陶瓷材料闪烧技术研究进展［J］. 硅酸盐学报， 2017， 45（9）： 1211-1219.

[20] FU Z Y， JI W， WANG W M. Progress of flash-sintering technology for ceramic materials［J］. Journal of the Chinese Ceramic Society， 2017， 45（9）： 1211-1219.

[21] 苏兴华， 吴亚娟， 安盖， 陶瓷材料闪烧机理研究进展［J］. 硅酸盐学报， 2020， 48（12）： 1872-1879.

[22] SU X H， WU Y J， AN G， et al. Research progress of flash sintering mechanism of ceramic materials［J］. Journal of the Chinese Ceramic Society， 2020， 48（12）： 1872-1879.

[23] 肖巍伟， 余亚丽， 赵晓峰， 利用高频交流电提高闪烧均匀性：趋肤效应的作用［J］. 硅酸盐学报， 2023， 51（12）： 3077-3082.

[24] XIAO W W， YU Y L， ZHAO X F， et al. Improvement of flash sintered uniformity using high-frequency alternating current： the role of the skin effect［J］. Journal of the Chinese Ceramic Society， 2023， 51（12）： 3077-3082.

[25] AN G， FU M Y， JIAO Z H， et al. Rapid preparation of Bi_0.5Na_0.5TiO₃ ceramics by reactive flash sintering of Bi₂O₃-NaCO₃-TiO₂ mixed powders［J］. Journal of the European Ceramic Society， 2022， 42（4）： 1407-1413.

[26] WU Y J， SU X H， AN G， et al. Dense Na_0.5K_0.5NbO₃ ceramics produced by reactive flash sintering of NaNbO₃-KNbO₃ mixed powders［J］. Scripta Materialia， 2020， 174： 49-52.

[27] LIU J L， XU X， LIU D G， et al. Ultrafast formation of Al₂O₃-Y₃Al₅O₁₂ eutectic ceramic by flash sintering［J］. Journal of the American Ceramic Society， 2020， 103（8）： 4051-4056.

[28] SUN F， JI P C， TAN L， et al. Formation of eutectic microstructure in Al₂O₃-GdAlO₃-ZrO₂ ceramics by flash sintering［J］. Ceramics International， 2022， 48（11）： 16455-16460.

[29] FU M Y， YANG J X， LUO W H， et al. Preparation of Gd₂Zr₂O₇ nanopowders by polyacrylamide gel method and their sintering behaviors［J］. Journal of the European Ceramic Society， 2022， 42（4）： 1585-1593.

[30] 刘金铃， 刘佃光， 任科， 氧化物陶瓷闪烧机理及其应用研究进展［J］. 无机材料学报， 2022，37（5）： 473-480.

[31] LIU J L， LIU D G， REN K， et al. Progress in the study of oxide ceramics flash-firing mechanism and its application［J］. Journal of Inorganic Materials， 2022，37（5）： 473-480.

[32] 赵雅婷， 王振华， 孙克宁. 闪烧技术在固体氧化物燃料电池关键材料制备中的应用［J］. 硅酸盐学报， 2021， 49（1）： 104-112.

[33] ZHAO Y T， WANG Z H， SUN K N. Application of flash sintering technology in the preparation of key materials for solid oxide fuel cells［J］. Journal of the Chinese Ceramic Society， 2021， 49（1）： 104-112.

[34] YANG J X， FU M Y， TIAN Q， et al. Preparation of Gd₂Zr₂O₇ nanoceramics by flash sintering and two-step flash sintering［J］. Ceramics International， 2023， 49（11）： 16594-16602.

[35] YU M， GRASSO S， MCKINNON R， et al. Review of flash sintering： materials， mechanisms and modeling［J］. Advance in Applied Ceramics， 2017， 116（1）： 24-60.

[36] SU X H， JIAO Z H， AN G， et al. Flash sintering of alumina/reduced graphene oxide composites［J］. Ceramics International， 2021， 47（19）： 27267-27273.

[37] RAJ R. Analysis of the power density at the onset of flash sintering［J］. Journal of the American Ceramic Society， 2016， 99（10）： 3226-3232.

[38] MISHRA T P， LENSER C， RAJ R， et al. Development of a processing map for safe flash sintering of gadolinium-doped ceria［J］. Journal of the American Ceramic Society， 2021， 104（9）： 4316-4328.

[39] PUTRA R Z， YOSHIDA M， MITANI A， et al. Preliminary investigation of flash sintering of Li_1.5Al_0.5Ge_1.5（PO₄）₃ solid electrolyte［J］. Journal of the Japan Society of Powder Metallurgy， 2021， 68（11）： 494-499.

[40] 申仲琳， 刘园， 苏海军， 超高温氧化物共晶陶瓷高梯度定向凝固组织与性能调控研究进展［J］. 西北工业大学学报， 2022， 40（2）： 229-241.

[41] SHEN Z L， LIU Y， SU H J， et al. Progress in the regulation of organisation and properties of high gradient directional solidification of ultra-high temperature oxide eutectic ceramics［J］. Journal of Northwestern Polytechnical University，2022，40（2）： 229-241.

[42] MA W D， ZHANG J， SU H J， et al. Microstructure transformation from irregular eutectic to complex regular eutectic in directionally solidified Al₂O₃/GdAlO₃/ZrO₂ ceramics by laser floating zone melting［J］. Journal of the European Ceramic Society， 2016， 36（6）： 1447-1454.

[43] RAJ R. Joule heating during flash-sintering［J］. Journal of the European Ceramic Society， 2012， 32（10）： 2293-2301.

[44] LAKIZA S， FABRICHNAYA O， WANG C H， et al. Phase diagram of the ZrO₂-Gd₂O₃-Al₂O₃ system［J］. Journal of the European Ceramic Society， 2006， 26（3）： 233-246.

[45] YANG Y J， MUMM D R， MECARTNEY M L. Flash sintering produces eutectic microstructures in Al₂O₃-LaPO₄ versus conventional microstructures in 8YSZ-LaPO₄ ［J］. Journal of the American Ceramic Society， 2021， 104（8）： 3895-3909.

[46] AOKI Y， MASUDA H， YOSHIDA H. Formation of Al₂O₃-GdAlO₃ eutectic ceramics with a fine anisotropic structure in a flash event［J］. Journal of the American Ceramic Society， 2023， 106（6）： 3336-3342.

[47] LIU J L， XU X， LIU D G， et al. Ultrafast formation of Al₂O₃-Y₃Al₅O₁₂ eutectic ceramic by flash sintering［J］. Journal of the American Ceramic Society， 2020，103（8）：4051-4056.

[48] YAO S， LIU D G， LIU J L， et al. Ultrafast preparation of Al₂O₃-ZrO₂ multiphase ceramics with eutectic morphology via flash sintering［J］.Ceramics International， 2021， 47（22）： 31555-31560.

基金资助

陕西省重点研发计划项目(2021GY-250)