实验室压力成型机通过施加高轴向力来重组捏合粉末的内部结构，从根本上提高碳块的质量。这种机械压缩增加了堆积密度并减少了孔隙率，从而建立了材料在碳化过程之前所需的关键“生坯”密度。
通过将高压压实与精确的保压能力相结合，这些机器可以优化颗粒接触并促进捕获气体的逸出。这创造了一个均匀、高密度的基础，最大限度地减少了结构缺陷并最大限度地提高了最终产品的强度。
密度提高的机制
通过轴向压力进行颗粒重排
该机器的主要功能是施加很大的轴向压力，通常达到130 MPa等水平。
这种力克服了捏合粉末颗粒之间的摩擦。颗粒被迫移动、滑动并重新排列成更紧密的配置。
消除空隙和孔隙率
随着压力的增加，松散颗粒之间自然捕获的空气被排出。
孔隙率的急剧降低显著增加了生坯的堆积密度。通过最大限度地减少空隙空间，机器确保将最大量的材料填充到模具体积中。
为碳化奠定基础
这种致密化的最终目标是增加颗粒之间的物理接触面积。
这形成了一个坚固、高密度的基础。致密的生坯对于后续碳化阶段的结构演变至关重要，可确保最终材料具有所需的机械性能。
通过压力稳定性确保完整性
补偿塑性变形
实验室液压机利用自动保压功能来维持恒定的挤出状态。
随着粉末颗粒的重新排列或发生塑性变形，会自然发生轻微的压力损失。机器会自动补偿这些下降，以确保在整个循环中压缩力保持稳定有效。
防止结构缺陷
稳定的保压允许粉末颗粒有时间完全填充模具内的每个间隙。
至关重要的是，这种停留时间能够缓慢、可控地释放内部气体。如果气体被困住或压力释放过快，内部应力可能导致分层（层裂），从而导致样品失效。
常见陷阱和权衡
快速减压的风险
虽然高压可以提高密度，但压力的释放与施加同样重要。
快速减压可能导致材料剧烈回弹。这种波动通常会导致内部断裂或层裂，从而抵消了高密度堆积的好处。
平衡压力和时间
在没有足够保压时间的情况下施加高压通常无效。
如果没有“保压”阶段，颗粒可能无法完全沉降到新的位置。保压功能是锁定密度增益并提高整体样品产量的关键机制。
为您的目标做出正确选择
为了优化您的生坯制备，请将您的机器设置与您的特定物理要求相匹配：
- 如果您的主要重点是最大化堆积密度：优先选择能够施加高轴向压力（例如 130 MPa）的机器，以强制实现最大的颗粒重排和接触。
- 如果您的主要重点是结构完整性和产量：确保您的工艺利用自动保压功能来防止分层并允许完全排气。
要获得卓越的碳块，需要将压力视为精密微观结构工程的工具，而不仅仅是力。
摘要表：
| 特征 | 机制 | 对碳块的影响 |
|---|---|---|
| 高轴向压力 | 强制颗粒重排（高达 130 MPa） | 最大化堆积密度并消除空隙 |
| 保压 | 补偿塑性变形 | 确保密度均匀并防止内部应力 |
| 受控减压 | 缓慢释放内部气体 | 防止分层和层裂 |
| 均质化 | 最小化孔隙率并增加接触面积 | 为碳化提供卓越的基础 |
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参考文献
- Sun-Ung Gwon, Jae‐Seung Roh. Effect of Pressure and Holding Time during Compression Molding on Mechanical Properties and Microstructure of Coke-Pitch Carbon Blocks. DOI: 10.3390/app14020772
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
