通过实验室液压机进行精确压力控制是将松散的 (K, Na)NbO3 粉末转化为高质量陶瓷部件的关键因素。通过施加可控的轴向压力，压机迫使粉末颗粒重新排列并填充内部空隙，形成能够承受后续热处理的高密度“生坯”。
压力的均匀施加消除了微观孔隙和内部应力集中，确保陶瓷在关键的高温烧结阶段保持其几何形状而不开裂或变形。
实现关键的生坯密度
液压机在成型 (K, Na)NbO3 陶瓷中的主要作用是建立材料的物理基础。这是通过机械压实实现的，机械压实从根本上改变了粉末的结构。
颗粒重排
施加轴向压力时，它会克服松散粉末颗粒之间的内部摩擦。这种力导致颗粒滑动和旋转，将它们重新组织成更紧密、更有效的堆积排列。
填充内部空隙
随着颗粒的重排，它们之间的空隙（空隙）被系统地填充。孔隙率的显著降低直接增加了压坯的生坯密度，即材料在烧制前的密度。
建立生坯强度
压实过程会产生具有足够机械强度的“生坯”，以便于处理。陶瓷在从模具转移到烧结炉而不会碎裂或变形，需要这种物理稳定性。
防止后续缺陷
压力施加的质量决定了烧结（煅烧）阶段的成功。实验室液压机通过确保内部结构均匀来最大限度地减少缺陷。
消除应力集中
受控的液压机在整个材料上提供均匀的压力分布。这种均匀性消除了通常是结构失效起始点的局部应力集中。
控制收缩和变形
如果生坯密度不均匀，在加热过程中其收缩率将不同。通过创建均匀的密度分布，压机确保材料均匀收缩，从而防止严重的几何变形或翘曲。
减轻裂纹形成
生坯中残留的微观孔隙在高温下会膨胀或合并成裂纹。高压压实有效地在过程早期就封闭了这些微观孔隙，大大降低了烧结过程中开裂的可能性。
理解权衡
虽然压力至关重要，但其施加必须平衡且精确，以避免在陶瓷成型过程中引入新问题。
密度梯度
即使使用高质量的压机，粉末与模具壁之间的摩擦也可能导致压力传递不均匀。这可能导致密度梯度，即边缘比中心更密集，可能导致收缩差异。
机械压实的局限性
仅靠压力无法弥补粉末质量差或粘合剂混合不当。超过一定点的压力会产生收益递减，并可能导致“帽状”或层状缺陷，即陶瓷层分离。
为您的目标做出正确选择
为了优化 (K, Na)NbO3 陶瓷的成型工艺，请将您的压力策略与您的特定材料要求相结合。
- 如果您的主要重点是几何精度：优先考虑均匀的压力分布，以消除应力集中并防止收缩过程中的翘曲。
- 如果您的主要重点是机械强度：专注于最大化轴向压力以达到尽可能高的生坯密度，从而最大限度地减少内部空隙。
控制生坯阶段的压力，您就控制了最终烧结陶瓷的完整性。
摘要表：
| 工艺阶段 | 压力控制的影响 | 结果效益 |
|---|---|---|
| 粉末压实 | 克服内部摩擦以实现颗粒重排 | 更高的生坯密度和更低的孔隙率 |
| 生坯形成 | 在颗粒之间产生机械结合 | 提高处理的结构完整性 |
| 烧结准备 | 确保均匀的压力分布 | 防止翘曲和几何变形 |
| 最终质量控制 | 封闭微观内部孔隙 | 降低开裂和结构失效的风险 |
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参考文献
- Geun-Soo Lee, Sahn Nahm. Recent Developments in (K, Na)NbO3-Based Lead-Free Piezoceramics. DOI: 10.3390/mi15030325
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
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