冷等静压（CIP）通过纠正单轴压制过程中引入的结构缺陷，显著提高了 BCT-BMZ 陶瓷生坯的质量。单轴压制由于与模具壁的摩擦会产生不均匀的密度，而 CIP 则利用高压液体介质（通常为 200 MPa）从各个方向施加均匀的力。此过程消除了内部梯度并压缩了微孔，为烧结过程奠定了卓越的基础。
核心要点 从单轴压制过渡到 CIP 的根本在于从“成型”转向“致密化”。通过施加全向压力，CIP 使生坯结构均匀化，这是防止烧结过程中变形和获得最终陶瓷高击穿强度的关键因素。
密度改进的力学原理
克服单轴摩擦
单轴压制沿单一轴施加力。这种方法由于陶瓷粉末与模具壁之间存在摩擦，因此固有地产生了内部密度不均匀性。
这种摩擦意味着生坯的边缘密度通常与中心不同，从而产生影响性能的结构梯度。
全向压力的威力
CIP 通过将初始成型的生坯浸入液体介质中来解决这个问题。然后，压机从所有方向均匀施加高压——特别是对于 BCT-BMZ 陶瓷，压力为200 MPa。
由于压力是等静的（各面受力相等），因此它绕过了刚性模具的机械摩擦限制。
生坯的结构增强
消除密度梯度
CIP 的主要贡献是消除了初始单轴压机留下的应力和密度梯度。
通过均衡压力，陶瓷颗粒被迫进入卓越的结构均匀性状态。材料从核心到表面都变得一致。
压缩微孔
除了平衡密度之外，CIP 工艺的高压还会物理压缩颗粒之间的间距。
这种作用消除了单轴压制因缺乏足够的力量或几何自由度而无法闭合的微孔。其结果是生坯的整体生坯密度显著提高。
理解权衡
工艺复杂性与性能
需要认识到，CIP 通常在初始单轴成型后作为二次处理步骤使用。
虽然单轴压制在定义初始形状和尺寸方面很有效，但它本身无法达到高性能应用所需的均匀性。
使用 CIP 会增加额外的加工步骤，但这种“成本”对于纠正否则会导致高熵陶瓷失效的缺陷（孔隙率和梯度）是必要的。
对最终烧结性能的影响
降低烧结风险
在生坯阶段实现的均匀性决定了陶瓷在高温烧结过程中的行为。
由于密度均匀，材料会均匀收缩。这大大降低了陶瓷硬化过程中变形、翘曲或开裂的风险。
实现高击穿强度
对于 BCT-BMZ 陶瓷，物理密度直接与其电气性能相关。
CIP 产生的致密、无孔结构最终产品具有高击穿强度。这确保了陶瓷能够承受高电场而不发生故障，这是其应用的关键要求。
为您的目标做出正确选择
在设计 BCT-BMZ 陶瓷的制造工艺时，请考虑您的具体性能要求：
- 如果您的主要关注点是几何稳定性：优先考虑 CIP 以确保均匀收缩，从而消除翘曲并在烧结阶段保持精确的尺寸。
- 如果您的主要关注点是电气可靠性：利用 CIP 最大化最终密度并最小化孔隙率，这对于实现高击穿强度至关重要。
施加均匀、高压的等静压处理不仅仅是一个精炼步骤；它是将成型的粉末压坯转化为高性能、坚固的陶瓷部件的决定性方法。
总结表：
| 特征 | 单轴压制 | 冷等静压（CIP） |
|---|---|---|
| 压力方向 | 单轴（垂直） | 全向（各方向） |
| 结构均匀性 | 低（摩擦产生梯度） | 高（均匀结构） |
| 内部孔隙率 | 较高的微孔 | 最小化/消除孔隙 |
| 烧结结果 | 有翘曲/变形风险 | 均匀收缩/高稳定性 |
| 主要优势 | 形状形成 | 峰值密度和电气强度 |
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参考文献
- Xi Kong, Ce‐Wen Nan. High-entropy engineered BaTiO3-based ceramic capacitors with greatly enhanced high-temperature energy storage performance. DOI: 10.1038/s41467-025-56195-0
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
