根本区别在于致密化的主要驱动力。火花等离子烧结 (SPS) 利用高脉冲电流通过焦耳加热产生强烈的内部热量。相反，冷烧结工艺 (CSP) 在低温下运行，依赖于称为溶解-沉淀的机械化学机制。
核心要点 SPS 通过热和电场扩散实现致密化，利用电流快速对材料进行内部加热。CSP 完全绕开了高温，利用溶剂和压力化学溶解和沉淀材料边界。
加热和固结的机制
火花等离子烧结：焦耳加热
SPS 使用直接流过压制模具（通常是石墨）和部件本身的脉冲电流。
该过程产生焦耳加热，其中材料的电阻将电能转化为热能。
由于电流流过样品，SPS 产生内部加热，而不是依赖外部辐射或对流。
冷烧结工艺：溶解-沉淀
CSP 通过利用机械化学耦合，与传统的加热方法不同。
它不依赖热量，而是依赖瞬时液相在压力下溶解表面材料。
然后材料再沉淀形成固体键，从而在远低于热烧结的温度下实现致密化。
处理速度和热动力学
SPS 中的快速加热速率
SPS 的内部加热机制允许极快的处理速度。
与常规外部加热方法通常的 5-10°C/min 相比，加热速率可以超过300°C/min。
因此，SPS 炉可以在大约4 分钟内达到 1200°C 等温度，保温时间仅为 5 到 10 分钟。
热扩散与化学反应
SPS 主要由热和电场扩散驱动，使其成为一种高能、高温的动力学过程。
CSP 由热力学不稳定性和化学平衡驱动，需要特定的化学环境而不是高热能。
了解权衡
材料限制
SPS 的强烈产热虽然快速，但使其不适用于高温下会降解的材料。
相反，CSP 受化学性质的限制；它需要一个能够与特定溶剂溶解和沉淀的材料体系。
工艺复杂性
SPS 需要复杂的电源和导电工具（石墨）来管理脉冲电流。
CSP 需要精确控制化学环境和液相含量，以防止缺陷。
为您的目标做出正确选择
选择正确的方法取决于您材料的热稳定性以及密度要求。
- 如果您的主要重点是难以烧结的陶瓷：选择 SPS，因为它能够利用高脉冲电流在几分钟内实现完全密度。
- 如果您的主要重点是热敏材料：选择 CSP，通过化学键合处理聚合物或复合材料，而不会发生热降解。
最终，当您需要快速热能时使用 SPS，当您需要在低温下通过化学方式设计边界时使用 CSP。
总结表：
| 特征 | 火花等离子烧结 (SPS) | 冷烧结工艺 (CSP) |
|---|---|---|
| 主要机制 | 焦耳加热（内部热量） | 溶解-沉淀（化学） |
| 驱动力 | 脉冲电流 | 压力 + 瞬时液相 |
| 加热速率 | 非常高（>300°C/min） | 不适用（低温） |
| 典型材料 | 陶瓷、金属、碳化物 | 聚合物、热敏复合材料 |
| 处理速度 | 分钟（快速） | 变化（基于化学性质） |
| 工具需求 | 导电模具（例如石墨） | 耐化学腐蚀 + 压力模具 |
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