在闪烧实验中，氮化硼（BN）内衬主要起到高温电绝缘体的作用。通过在导电的石墨模具和粉末样品之间设置这种非导电屏障，内衬可以物理上阻止电流通过模具壁，迫使全部电流负荷直接流经样品本身。
核心要点 在石墨装置中，电流自然会寻找电阻最小的路径，通常是模具。BN内衬可防止这种“分流”效应，将电流专门导入样品，从而产生快速致密化和闪烧特有的“电流雪崩”所需的关键电流密度。
电流控制的物理学
防止电流分流
石墨模具是优良的导电体。如果没有绝缘层，施加的电流将大部分绕过电阻性粉末样品，而是流过模具壁。
BN内衬有效地“堵塞”了这条更容易的路径。它确保模具仅作为压力的物理容器，而不是电路的一部分。
触发“闪烧”事件
闪烧依赖于一种称为电流雪崩的现象。当样品的内部温度升高到足以降低其电阻率时，就会发生这种情况，导致电流突然激增。
如果电流在模具和样品之间分配，这种效应是不可能发生的。BN内衬确保了必要的电流密度集中在粉末内部，从而促进了该过程所特有的快速加热和瞬时致密化。
次要功能：保护和脱模
化学隔离
除了电绝缘，BN内衬还充当化学屏障。在高温下，样品与富碳石墨模具之间可能会发生反应扩散。
内衬可防止这些反应（如碳化）发生，否则会改变样品表面的化学成分。
脱模机制
氮化硼具有优异的润滑性和化学稳定性。它充当脱模剂，防止样品在高温高压下与模具壁发生物理粘结。
这确保了最终烧结的样品具有光滑的表面光洁度，并且易于脱模而不会损坏石墨工具。
理解权衡
内衬失效的风险
闪烧实验的成功是二元的：要么成功，要么失败。如果BN内衬破裂或涂抹不均匀，电流将电弧到石墨模具。
这会立即停止“闪烧”过程，导致系统恢复到常规加热（来自模具的辐射），可能会破坏实验关于电流效应的数据。
热绝缘与电绝缘
虽然BN是优良的电绝缘体，但它引入了热界面。在某些烧结环境中（如特定的火花等离子体烧结装置），BN用于阻止电流以强制间接加热。
然而，在闪烧中，目标是直接加热。您必须认识到，虽然您将电流“困”在样品内部，但内衬可能会稍微阻碍热量向模具的传导传出，从而改变与未衬里设置相比的热梯度。
为您的目标做出正确选择
为确保实验结果有效，请根据以下目标检查您的设置：
- 如果您的主要重点是实现闪烧：确保BN内衬连续且足够厚，以防止任何电流泄漏到模具，迫使100%的电流通过样品。
- 如果您的主要重点是样品纯度：优先考虑BN内衬作为化学屏障的作用，以防止碳扩散和表面碳化。
- 如果您的主要重点是模具寿命：均匀涂抹BN作为润滑剂，减少烧结件弹出过程中的磨损。
您的BN内衬的完整性决定了您是在测试样品的物理特性，还是仅仅在加热模具。
总结表：
| 功能类型 | BN内衬的作用 | 主要优势 |
|---|---|---|
| 电学 | 高温绝缘体 | 防止分流；迫使电流通过样品以触发“闪烧” |
| 化学 | 扩散屏障 | 防止石墨与样品之间的碳化和反应 |
| 机械 | 固体润滑剂 | 便于脱模，保护石墨模具寿命 |
| 工艺 | 流动导向器 | 集中电流密度，实现快速瞬时致密化 |
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