在SPS燒結爐過程中，脈沖電流對粉末表面氧化膜的“破碎”或去除，并非單一機制作用，而是局部超高溫度場、放電等離子體物理轟擊、脈沖電動力以及軸向壓力協(xié)同作用的結果。這一過程主要發(fā)生在燒結初期，顆粒間的微小間隙(接觸電阻較大)處。
具體可以拆解為以下幾個核心機制：
微區(qū)火花放電與瞬時超高溫（熱擊穿與蒸發(fā)）
當脈沖直流電流通過粉末顆粒時，由于顆粒間存在間隙(相當于微小電容)，會在接觸點產(chǎn)生微區(qū)火花放電。這種放電可在瞬間(微秒級)產(chǎn)生高達數(shù)千甚至上萬攝氏度的局部高溫。
如此局部熱量會使顆粒表面的氧化膜迅速熔化甚至蒸發(fā)（升華），這種物理相變直接破壞了氧化膜的連續(xù)性，將其“擊穿”或剝離，從而暴露出下方潔凈、高活性的基體材料表面。
放電等離子體轟擊與粒子沖刷（物理濺射）
脈沖放電會電離間隙中的殘余氣體或釋放物質(zhì)，形成含有高能電子、離子的瞬時等離子體云。
這些高能粒子以高的速度轟擊粉末顆粒表面，產(chǎn)生類似“離子刻蝕”或“微焊接”的效果，直接濺射掉或吹散表面附著的氧化膜、吸附氣體及其他雜質(zhì)，實現(xiàn)表面的凈化與活化。
脈沖放電沖擊與電場力（機械/電學破碎）
脈沖電流的通斷會產(chǎn)生放電沖擊波，同時電場會引起電子和離子反向高速流動。
這種瞬態(tài)的沖擊應力和電場力，會對脆弱的、通常具有脆性的表面氧化膜產(chǎn)生機械破碎或剝落作用；同時，脈沖電場還可能引發(fā)電遷移效應，進一步削弱氧化膜的結合力。
外加軸向壓力與塑性變形的輔助（機械破碎）
在SPS工藝中，通常同時施加較大的軸向機械壓力。
當脈沖電流清理出部分活性表面后，在壓力作用下顆粒發(fā)生滑移、重排和塑性變形，這種機械咬合與摩擦也會直接擠碎或磨掉尚未完全去除的局部氧化膜碎片，促進新鮮金屬/陶瓷表面的直接接觸。
總結來說：脈沖電流首先通過間隙放電產(chǎn)生“瞬時高溫+等離子體”軟化、熔蒸或濺射掉大部分氧化膜；隨后脈沖沖擊與機械壓力協(xié)助破碎殘留膜層；最終使純凈的顆粒表面暴露并迅速形成燒結頸，實現(xiàn)低溫、快速的致密化。這也是SPS相比傳統(tǒng)熱壓燒結能顯著降低燒結溫度、提高致密度的關鍵原因之一。
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