真空干燥是处理 TiB2 陶瓷浆料的优越方法，因为它利用负压降低溶剂（如无水乙醇）的沸点，从而在显著较低的温度下实现快速蒸发。与依赖热空气循环的标准鼓风干燥箱不同，真空箱创造了一个缺氧环境，直接抑制了高活性 TiB2 微粉的表面氧化。
通过将温度与蒸发分离开来，真空干燥可以保持活性粉末的化学纯度，并防止形成硬质团聚体。这确保了材料能够保持高密度烧结所需的高表面活性和均匀的颗粒分布。
保持化学完整性
抑制氧化
二硼化钛 (TiB2) 微粉具有化学活性，在暴露于加热空气时容易氧化。标准的鼓风箱循环富含氧气的热空气，会加速表面氧化。真空干燥消除了腔室中的氧气，消除了这种风险，并保持了粉末原有的化学性质。
通过降低沸点进行热保护
在标准烘箱中，溶剂必须达到高温才能有效蒸发。真空环境会降低系统压力，从而降低有机溶剂（如乙醇）的沸点。这使得能够在低温下快速脱溶，防止陶瓷颗粒发生热降解或过度晶粒生长。
优化物理微观结构
防止硬质团聚
在鼓风箱中干燥通常会导致由液桥力和高温引起的“硬质”团聚。真空干燥减轻了这些力，防止粉末熔化成紧密的团块。这会产生松散、易碎的粉末，更易于成型和烧结。
消除偏析
标准的鼓风箱依靠热对流（空气流动）来传递热量，这可能导致浆料中较轻和较重的颗粒分离或偏析。真空干燥在没有强气流的静态环境中进行。这保持了混合物的成分均匀性，确保添加剂和主体基质保持均匀分布。
提高烧结性能
去除捕获的气体
真空干燥会产生压力差，主动将粉末团块中捕获的气泡和吸附的水分抽出。如果这些挥发物留在内部，它们会在高温烧结阶段膨胀。及早去除它们可以防止最终陶瓷部件中形成孔隙、裂缝和结构缺陷。
反应一致性
由于粉末在干燥过程中保持未氧化且化学稳定，因此后续的烧结反应可以预测地进行。这有助于更好地致密化，确保最终的陶瓷部件达到其理论密度和机械强度。
理解权衡
虽然真空干燥在技术上对于 TiB2 等高性能陶瓷来说是优越的，但与鼓风箱相比，它带来了独特的运行挑战。
传热效率
真空环境缺乏空气，而空气是标准烘箱中传热的主要介质。因此，加热活性负载可能最初较慢，直到溶剂开始蒸发。这通常需要通过搁板接触进行传导加热，而不是对流加热，需要精确的设备校准。
设备复杂性和吞吐量
真空烘箱通常作为批处理过程运行，需要真空泵、密封件和压力控制器。这使得设备运行和维护成本比简单的鼓风干燥箱更高。然而，对于 TiB2 等敏感材料，通过防止氧化或开裂造成的报废，其成本是合理的。
为您的目标做出正确选择
在处理敏感陶瓷浆料时，干燥方法的选择决定了您材料性能的上限。
- 如果您的主要重点是材料性能：选择真空干燥以保证化学纯度、防止氧化并确保高密度烧结。
- 如果您的主要重点是非关键部件的成本/速度：鼓风箱可能适用于惰性材料，但不推荐用于 TiB2，因为氧化和缺陷形成的风险很高。
对于 TiB2 陶瓷，真空干燥箱不仅仅是一个干燥工具；它是一个关键的工艺控制步骤，可以保护材料的潜力。
总结表：
| 特征 | 真空干燥箱 | 标准鼓风干燥箱 |
|---|---|---|
| 气氛 | 缺氧（防止氧化） | 富氧（有氧化风险） |
| 沸点 | 通过负压降低 | 大气压（需要更高热量） |
| 颗粒质量 | 松散、易碎的粉末；无偏析 | 硬质团聚体和偏析的风险 |
| 最终烧结 | 高密度，缺陷少 | 可能出现孔隙和裂缝 |
| 传热 | 传导/辐射 | 对流（空气循环） |
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参考文献
- Sha Zhang, Shuge Tian. Spectral characterization of the impact of modifiers and different prepare temperatures on snow lotus medicinal residue-biochar and dissolved organic matter. DOI: 10.1038/s41598-024-57553-6
本文还参考了以下技术资料 Kintek Furnace 知识库 .
