随着现代信息技术领域的发展,电子陶瓷材料的工业需求日益剧增。然而,陶瓷材料的制备通常需要在很高的温度下进行,消耗大量能源又加重生产成本。闪烧技术是近几年开发的一种新型的电场辅助烧结技术,可以在极低温度下实现陶瓷生坯的快速致密化,该技术为陶瓷材料的工业生产注入新动力。本论文对目前极具发展前景的三种典型铁电陶瓷材料BaTiO3、Na0.5Bi0.5TiO3和NaNbO3的闪烧行为进行研究。一方面希望能够加快闪烧技术的应用进程,另一方面希望通过这三种陶瓷的闪烧行为探讨闪烧技术的机理。此外,对闪烧制备的陶瓷材料从结构、微观形貌、介电性能和铁电性能等方面展开系统研究。采用闪烧技术在不同施加电场强度下30 s制备出致密的BaTiO3陶瓷材料,当施加电场强度从100 V/cm提高到160 V/cm时,闪烧起始温度从1121℃降低至1052℃,说明闪烧技术可以大幅度降低陶瓷烧结温度,提高烧结效率。此外,通过SEM测试结果表明,闪烧制备的BaTiO3陶瓷正负极区域的晶粒尺寸存在明显差异,正极区晶粒尺寸大于负极区域,从而导致制备的BaTiO3陶瓷负极区介电常数高于正极区。在此基础上,进一步研究了 Nb2O5掺杂BaTiO3陶瓷材料的闪烧行为。结果表明,在同一施加电场下,随着Nb2O5掺杂量的提高,BaTiO3闪烧发生的起始温度降低,这主要是由于Nb2O5掺杂使BaTiO3中载流子浓度提高,在电场和热激活作用下,载流子运动加剧促使BaTiO3样品更容易在一个较低的炉温下达到闪烧状态。研究了不同施加电场下Na0.5Bi0.5TiO3陶瓷材料的闪烧行为,当直流施加电场从100 V/cm提高到180 V/cm时,样品的闪烧起始温度从994℃下降至785℃。与传统烧结相比,闪烧能够有效降低Na0.5Bi0.5TiO3陶瓷的烧结温度,缩短烧结周期,从而抑制Na0.5Bi0.5TiO3中Bi元素的挥发,提高饱和极化强度。从XRD结果来看,不同施加电场下闪烧法制备的Na0.5Bi0.5TiO3陶瓷的物相结构并未发生改变。此外,随着电场强度提高,并且晶粒尺寸逐渐减小从而提高了Na0.5Bi0.5TiO3陶瓷的击穿强度;La2O3掺杂NaNbO3的恒温闪烧实验表明,随着电场强度增加闪烧的孕育时间明显缩短,这是由于高电场下对应缺陷成核驱动力增强,促进闪烧的发生。当直流电场为160 V/cm时,随着La2O3掺杂量从0.05提高至0.1,NaNbO3的闪烧孕育时间从28 s缩短至9s,这是La2O3掺杂使得NaNbO3中缺陷浓度增加导致的。通过理论分析研究得出闪烧中电导率的非线性增加和样品快速致密化现象机理。电导率的非线性增加是由于样品长时间处于电场和温度场的共同作用引发的。在闪烧初期,由于长时间施加电场,Poole-Frenkel发射降低了局域载流子周围的库仑势垒,使得样品中载流子迁移加剧并出现电荷积累,样品内部与样品正负极两端建立感应电场。与此同时,随着炉温的上升,热激活载流子的数量增加,感应电场增强,最终在对应电场的临界温度下,样品中大量载流子在内部感应电场的作用下发生迁移,使得样品出现电导率的非线性增加,触发了闪烧的发生;由于闪烧的发生,样品内功率耗散产生不均匀焦耳热和焦耳热失控现象使得样品中某些固态粒子发生融化生成液相,进而在固态粒子周围形成液态膜。由于表面张力的作用,液态膜对固态粒子产生一定的作用力。与此同时,由于液相的出现导致样品内粒子传质方式由固态扩散装变为流动传质,因此颗粒间的传质速度更快,促使闪烧过程中样品短时间内完成致密化过程。