SPS压力烧结炉，全称为放电等离子烧结炉（Spark Plasma Sintering Furnace），是一种先进的材料制备技术设备，广泛应用于物理学、材料科学、航空航天等领域。是利用脉冲电流通过粉末颗粒时产生的放电等离子体，实现材料的快速烧结。当脉冲电流通过粉末颗粒时，颗粒之间的气隙会发生电火花放电，产生高温等离子体。这些等离子体中的活性粒子具有高的能量，能够促进粉末颗粒表面的氧化膜分解，提高粉末表面的活性，并促进颗粒间的接触和粘结。在放电等离子体的高温作用下，粉末颗粒表面迅速升温，达到烧结温度，进而在外部压力的作用下形成紧密的烧结体。
1、实验前准备
安全确认：穿戴PPE，佩戴耐高温手套、防护眼镜、实验服。
环境检查：确保设备周围无杂物，通风良好，冷却水、压缩空气、电源供应正常。
设备状态：确认炉体冷却至室温，真空系统、液压系统无泄漏。
样品与模具准备：选择合适尺寸的石墨模具，清洁模具内壁、上下冲头、垫块，去除油污和杂质，晾干或烘干。将粉末样品均匀装入模具内腔，放入下冲头，必要时加入石墨垫块，确保模具组件正确组装，无歪斜。
设备检查：检查冷却水流量、温度是否正常，水温<25°C，流量符合要求；检查液压油位是否正常；检查真空泵油位和颜色，如有必要进行更换；确认所有安全联锁装置功能正常。
2、装炉与密封
装入模具：将组装好的模具小心放入炉膛内，确保其位于上下压头的中心位置，调整位置，避免模具与炉壁或电极发生摩擦。
关闭炉门：缓慢、平稳地关闭炉门，手动或自动锁紧炉门密封装置，确保真空密封良好。
3、抽真空与气氛置换
启动真空系统：开启机械泵，对炉腔进行粗抽真空。当真空度达到一定水平（如<10 Pa），根据设备配置，可能需要开启分子泵或扩散泵进行高真空抽气。
真空度检查：观察真空计读数，确认真空度能达到工艺要求（通常<10⁻¹Pa或更高）。保持高真空一段时间，检查有无漏气（真空度是否稳定）。
气氛置换：如果工艺要求在惰性气氛下烧结，先将腔体抽至高真空，向腔体内充入高纯惰性气体至接近常压，再次抽真空，重复此过程23次，以最大限度去除氧气和水分，最后一次充入惰性气体至工艺压力（常为微正压）。
4、烧结过程
升温：根据材料特性设定升温速率和目标温度，一般分为三个阶段，准备阶段从室温到600℃左右，升温速率较为缓慢；快速升温阶段调快升温速率；待接近烧结温度前，升温速率调慢。
保温：到达目标温度后，开始计时保温，保温时间根据样品大小、材料种类等因素确定。
加压：对于SPS烧结，需同步调控脉冲电流与压力，一般在材料达到烧结起始温度后再逐步加压至所需压力。
5、冷却与出炉
冷却：烧结完成后，按照设定的冷却程序进行冷却，可采用自然冷却或强制冷却等方式。
出炉：当炉温降至安全温度后，打开炉门，取出模具和样品。
