U₃Si₂是轻水堆中最具前景的事故容错核燃料之一，有望在未来取代UO₂核燃料而被广泛使用。目前，采用放电等离子烧结（Spark Plasma Sintering，SPS）技术制备U₃Si₂芯块的研究已被广泛报道，但SPS参数对芯块性能的影响还尚不明确。本文采用SPS技术制备了U₃Si₂芯块，并研究了不同烧结温度（1 000~1 300 ℃）和压力（30~90 MPa）对芯块的力学和热学性能的影响。利用激光导热仪测量了芯块的热扩散率，并计算出芯块的热导率。通过纳米压痕仪测量芯块的力学性能，包括硬度、杨氏模量和断裂韧性。研究结果表明：所制得的U₃Si₂芯块热导率在27~700 ℃范围内均呈现线性增加的趋势，并随着烧结温度和压力的升高而增大；芯块的硬度和杨氏模量随烧结温度升高而增大，且随着压力的升高呈现先增加后平缓的趋势，并在60 MPa趋于平缓；芯块的断裂韧性随烧结温度升高而降低，并随着烧结压力的升高而增大。基于上述结果，提出了优化的SPS参数。本研究将为高性能U₃Si₂燃料的制备提供参考。

为解决LiNbO3粉体烧结活性低、高温下Li元素烧失导致的烧结体致密度低的问题, 采用固相反应法合成化学计量比的LiNbO3粉体, 通过还原处理增加其氧空位浓度, 然后采用放电等离子烧结(SPS)技术对其进行烧结, 制备出高致密LiNbO3陶瓷。利用XRD、EPR、XPS、Raman光谱仪、SEM对LiNbO3粉体及其陶瓷进行表征和分析, 结果表明, LiNbO3粉体经700 ℃还原处理后氧空位浓度显著增大, 且氧空位出现在Nb—O八面体中O原子的晶格位置。随着SPS温度的升高, LiNbO3陶瓷的相对密度呈先增大后减小的趋势, 900 ℃时烧结体的相对密度达到最大, 为98.19%。经800 ℃退火增氧处理后, LiNbO3陶瓷由黑色转变为白色, 氧空位缺陷被消除, LiNbO3陶瓷相对密度为98.32%。本研究为高致密碱金属铌酸盐陶瓷的制备提供了新思路。

以TiO2为烧结助剂，采用反应烧结法在B4C陶瓷中原位生成TiB2，制备出致密的B4C陶瓷，并对其强化机制进行了分析。结果表明：随着TiO2添加量的增加，B4C陶瓷的致密度和抗弯强度先增大后减小，断裂韧性不断增大。当TiO2添加量为5% (质量分数)、烧结温度为1 700 ℃时，B4C陶瓷致密度达到99.6%；当TiO2加入量为15%时，B4C陶瓷的Vickers硬度为36.0 GPa，断裂韧性为4.38 MPa·m1/2，抗弯强度为405 MPa，综合性能最优。原位生成的TiB2抑制了B4C陶瓷晶粒长大，消除了裂纹尖端应力，使裂纹产生偏转和分叉，对B4C陶瓷起到细晶强化和增韧作用。

过渡金属碳化物陶瓷是超高温陶瓷的典型代表，具有极高的熔点和硬度，而韧性和耐磨性有待提高。近年来，在高熵理论指导下合成的多元碳化物固溶体—高熵碳化物陶瓷具有更高的熔点和良好的韧性。本工作采用放电等离子烧结(SPS)制备了具有优异耐磨性能的(Ti1/6V1/6Nb1/6Ta1/6Mo1/3)C高熵陶瓷。研究了1 600～2 100 ℃烧结的(Ti1/6V1/6Nb1/6Ta1/6Mo1/3)C高熵陶瓷的致密化行为、物相、微观形貌、力学和耐磨性能。结果表明，烧结温度为1 700 ℃时，可得到面心立方结构的(Ti1/6V1/6Nb1/6Ta1/6Mo1/3)C高熵陶瓷。1 900 ℃以上时，高熵陶瓷相对密度大于98%。烧结温度由1 700 ℃升高至2 100 ℃，晶粒长大，元素扩散趋于均匀。晶粒间存在晶界滑动和氧化物杂质(TiO2)聚集，晶粒内部存在位错。2100 ℃烧结得到的高熵陶瓷的力学性能最优，Vickers硬度、弹性模量和断裂韧性分别增加到20 GPa、431 GPa和4.46 MPa?m1/2，同时具有优异的耐磨性，2 100 ℃条件下烧结的(Ti1/6V1/6Nb1/6Ta1/6Mo1/3)C高熵陶瓷的平均比磨损率可低至5×10-7 mm3/(N·m)。

本文综述了聚焦放电等离子烧结技术制备光功能玻璃及玻璃陶瓷的研究进展。放电等离子烧结是实现粉体材料快速致密化的一种重要技术，将其用于制备光功能玻璃及玻璃陶瓷材料不仅可以简化制备工艺，缩短制备时间，还有望拓宽光学玻璃陶瓷的研究领域。然后，概述了放电等离子烧结技术制备光功能玻璃及玻璃陶瓷的材料体系。并基于最新的研究进展，重点介绍了温度、压力、烧结保温时间等不同工艺参数对玻璃收缩率、最终致密化和透明度的影响，以及这些参数对玻璃材料其他性能的影响。最后，探讨了未来可能的发展方向，包括深挖烧结机理、减轻甚至避免碳污染、优化制备工艺、发展新型光功能复合玻璃、新应用探索等。

本文通过对碳化物粉末进行放电等离子烧结(SPS), 成功制备了(Ti0.25Zr0.25Nb0.25Ta0.25)C高熵陶瓷(HECs), 系统研究了HECs的微观结构演变、力学性能和氧化行为。结果表明, 单相HECs的形成温度为1 800 ℃, 低于已报道的HECs烧结温度。1 900 ℃烧结的陶瓷晶粒细小, 平均晶粒尺寸约7.5 μm, 元素分布均匀, 相对密度高达99.2%。1 800 ℃和1 900 ℃烧结的HECs的室温显微硬度值分别为30.9 GPa和33.2 GPa, 断裂韧性值分别为(4.6±0.24) MPa·m1/2和(4.5±0.31) MPa·m1/2, 高于大多数已报道的HECs。原位高温纳米压痕试验结果表明, HECs的硬度随温度的升高而降低, 当温度达到500 ℃时, 1 800 ℃和1 900 ℃烧结的陶瓷硬度分别下降到21.9 GPa和22.2 GPa, 具有突出的高温稳定性。此外, HECs在温度低于500 ℃时无明显氧化, 当温度超过650 ℃时会发生明显氧化, 氧化速率随温度升高而增加。

由于优异的光学和机械性能，Y2O3-MgO复相纳米陶瓷被认为是红外透明陶瓷的重要候选材料。尽管如此，在近红外和中红外波段严重的光散射和不必要的吸收方面仍然存在巨大的挑战，这阻碍了该材料在极端恶劣环境中的应用。在目前的工作中，先通过尿素沉淀法制备了Y2O3-MgO核壳结构纳米粉体，然后在放电等离子体烧结下制备了Y2O3-MgO复相纳米陶瓷。通过热重和差示扫描量热法(TG/DSC)、X射线衍射和扫描电子显微镜分析了核壳结构纳米粉及复相纳米陶瓷。Y2O3-MgO核壳结构纳米粉体的尺寸约为250 nm，并且制备的陶瓷的平均晶粒尺寸约为360 nm。透过率在6 μm处为57%，维氏硬度为820 HV。粉末合成方法为复相纳米陶瓷提供了一种新颖的解决方案，可以轻松调节粒径和不同组分的比例。

粉末冶金高温合金中元素偏析以及粉末原始颗粒边界是影响材料性能的重要因素, 由于其颗粒粒径通常为几十微米, 宏观的成分分布分析方法无法实现粉末原始颗粒边界处成分分布的精细表征。 微束X射线荧光光谱(μ-XRF)是近年来发展起来的无损微区成分分布分析技术, 可实现材料较大范围内元素快速、 高分辨分布分析, 目前在地质、 考古、 生物等领域有了较多的应用, 但在复杂块状金属成分定量分布表征方面还存在一定困难, 在粉末冶金工业领域还未见有应用报道。 该试验研究了高温合金中各元素的荧光光谱行为, 通过类型匹配的高温合金块状标准样品对元素定量模型进行了校正, 建立了基于μ-XRF的高温合金成分定量分布分析方法, 满足了粉末冶金工业对于较大范围内粉末边界成分分布精细定量表征的需求。 该实验以经高纯钴合金化处理的放电等离子体烧结(SPS)粉末高温合金样品为研究对象, 对经不同球磨时间混合处理后的粉末烧结样品中的Ni, Co, Cr, Mo, W, Ta, Ti和Al进行了定量统计分布分析, 探讨了不同球磨时间对烧结样品成分分布的影响规律; 发现样品中存在大量原始颗粒边界, 且成分分布较不均匀, 颗粒中心处仍然为原始高温合金颗粒成分, 经球磨混合加入的纯Co粉颗粒仅存在于高温合金颗粒的外层, 导致颗粒边缘Co含量明显高于颗粒中心。 当球磨时间较短时, 原始颗粒边界处存在很多Co富集区, 当球磨时间增加到24 h时, 由于在机械混粉过程中超细钴粉与高温合金的合金化, 使烧结样品成分分布均匀性有了较大改善, 原始颗粒边界处Co的含量显著下降, 而其他元素的含量有所增加, 说明球磨时间的延长, 样品中各元素发生了明显的扩散, 这将有助于元素偏析的改善, 据此, 该粉末冶金高温合金的制备工艺将得以改进。 该法亦可应用于其他各种粉末冶金工业产品的成分定量分布表征, 可为粉末冶金工艺优化、 产品质量的改进提供数据支撑。