SPS壓力燒結爐，全稱為放電等離子燒結爐（Spark Plasma Sintering Furnace），是一種先進的材料制備技術設備，廣泛應用于物理學、材料科學、航空航天等領域。是利用脈沖電流通過粉末顆粒時產生的放電等離子體，實現材料的快速燒結。當脈沖電流通過粉末顆粒時，顆粒之間的氣隙會發生電火花放電，產生高溫等離子體。這些等離子體中的活性粒子具有高的能量，能夠促進粉末顆粒表面的氧化膜分解，提高粉末表面的活性，并促進顆粒間的接觸和粘結。在放電等離子體的高溫作用下，粉末顆粒表面迅速升溫，達到燒結溫度，進而在外部壓力的作用下形成緊密的燒結體。
1、實驗前準備
安全確認：穿戴PPE，佩戴耐高溫手套、防護眼鏡、實驗服。
環境檢查：確保設備周圍無雜物，通風良好，冷卻水、壓縮空氣、電源供應正常。
設備狀態：確認爐體冷卻至室溫，真空系統、液壓系統無泄漏。
樣品與模具準備：選擇合適尺寸的石墨模具，清潔模具內壁、上下沖頭、墊塊，去除油污和雜質，晾干或烘干。將粉末樣品均勻裝入模具內腔，放入下沖頭，必要時加入石墨墊塊，確保模具組件正確組裝，無歪斜。
設備檢查：檢查冷卻水流量、溫度是否正常，水溫<25°C，流量符合要求；檢查液壓油位是否正常；檢查真空泵油位和顏色，如有必要進行更換；確認所有安全聯鎖裝置功能正常。
2、裝爐與密封
裝入模具：將組裝好的模具小心放入爐膛內，確保其位于上下壓頭的中心位置，調整位置，避免模具與爐壁或電極發生摩擦。
關閉爐門：緩慢、平穩地關閉爐門，手動或自動鎖緊爐門密封裝置，確保真空密封良好。
3、抽真空與氣氛置換
啟動真空系統：開啟機械泵，對爐腔進行粗抽真空。當真空度達到一定水平（如<10 Pa），根據設備配置，可能需要開啟分子泵或擴散泵進行高真空抽氣。
真空度檢查：觀察真空計讀數，確認真空度能達到工藝要求（通常<10?¹Pa或更高）。保持高真空一段時間，檢查有無漏氣（真空度是否穩定）。
氣氛置換：如果工藝要求在惰性氣氛下燒結，先將腔體抽至高真空，向腔體內充入高純惰性氣體至接近常壓，再次抽真空，重復此過程23次，以最大限度去除氧氣和水分，最后一次充入惰性氣體至工藝壓力（常為微正壓）。
4、燒結過程
升溫：根據材料特性設定升溫速率和目標溫度，一般分為三個階段，準備階段從室溫到600℃左右，升溫速率較為緩慢；快速升溫階段調快升溫速率；待接近燒結溫度前，升溫速率調慢。
保溫：到達目標溫度后，開始計時保溫，保溫時間根據樣品大小、材料種類等因素確定。
加壓：對于SPS燒結，需同步調控脈沖電流與壓力，一般在材料達到燒結起始溫度后再逐步加壓至所需壓力。
5、冷卻與出爐
冷卻：燒結完成后，按照設定的冷卻程序進行冷卻，可采用自然冷卻或強制冷卻等方式。
出爐：當爐溫降至安全溫度后，打開爐門，取出模具和樣品。
