机械应力是致密化的主要催化剂，它通过在金刚石颗粒接触点集中强大的力来发挥作用。外部压力设备不仅仅是挤压整体材料；它会在这些微观界面诱导复杂的应力状态，将机械力转化为物理重塑颗粒的热力学驱动力。
核心见解 外部压力通过在 고压接触点和低压自由表面之间建立应力差来创建化学势梯度。这种梯度驱动材料迁移，使颗粒界面变平，并将它们的中心拉近，从而快速提高密度。
压力驱动致密化的物理学
接触点的应力集中
当施加外部压力时，力并非完全均匀地分布在金刚石的整个表面上。相反，载荷在颗粒接触的具体点上显著集中。
这些接触点承受的应力状态远超施加在整体材料上的平均压力。
弹性势能的储存
随着这些接触点处机械应力的加剧，材料通过储存能量来做出反应。
界面处的金刚石晶格发生变形，储存了大量的弹性势能。这种储存的能量是最终驱动致密化过程的“燃料”。
创建化学势梯度
致密化的关键机制是热力学性质的。机械应力在接触中心（高应力）和颗粒的自由表面（低应力）之间造成了鲜明的对比。
这种差异产生了化学势梯度。材料自然寻求从高势能状态（高应力）迁移到低势能状态，以恢复平衡。
材料迁移和变平
在化学势梯度的驱动下，材料从高应力接触中心迁移。
这种物理运动导致尖锐的接触点变平。随着接触面积的增加和变平，相邻颗粒的几何中心被拉近，导致整体密度可测量地增加。
理解过程的局限性
效率的阈值
虽然机械应力是驱动力，但该过程的效率取决于应力差的大小。
如果外部压力不足以产生陡峭的化学势梯度，材料迁移的驱动力将很弱。因此，接触点的变平将是最小的，致密化速率将显著下降。
为您的目标做出正确的选择
为了有效利用机械应力进行金刚石致密化，请考虑您的具体加工目标：
- 如果您的主要关注点是速度：最大化外部压力，以增加接触点和自由表面之间的应力差，从而陡化化学势梯度并加速迁移。
- 如果您的主要关注点是一致性：确保外部压力均匀施加，以避免可能导致不均匀致密化或颗粒不均的局部梯度。
通过将机械应力视为操纵化学势的工具，您可以将外部力转化为高密度金刚石形成所需的内部结构变化。
总结表：
| 机制 | 作用 | 对致密化的影响 |
|---|---|---|
| 应力集中 | 微观颗粒接触点的强烈作用力 | 增加晶格变形的局部能量 |
| 弹性势能 | 金刚石晶格中的能量储存 | 为材料运动提供热力学“燃料” |
| 势能梯度 | 接触点高应力 vs. 自由表面低应力 | 驱动材料从高势能向低势能迁移 |
| 材料迁移 | 接触界面的变平 | 减小颗粒间空间并增加整体密度 |
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参考文献
- Branislav Džepina, Daniele Dini. A phase field model of pressure-assisted sintering. DOI: 10.1016/j.jeurceramsoc.2018.09.014
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
