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分别采用XRD和光学显微镜对亚微米和纳米TiO2粉体进行表征，通过恒速无压烧结，研究了相变和晶粒尺寸对二氧化钛粉体在不同升温速率下的烧结致密化过程和烧结行为的影响。结果表明，纳米锐钛矿、纳米金红石和亚微米锐钛矿型TiO2致密化开始温度分别是450、750和1000℃；纳米锐钛矿、纳米金红石和亚微米锐钛矿型TiO2烧结致密化速率最高时所对应的温度分别是880、920和1025℃。相变的存在可以降低烧结温度，加快烧结速率；粒径小的粉体烧结温度低，且致密度高。