硬化钢精密模具和冲头是在实现钛粉压坯严格的尺寸公差和优异的表面光洁度方面的决定性因素。 通过在极端载荷下保持结构刚性，这些工具可确保压实能量有效地传递到粉末中，而不是因工具变形而损失。
硬化钢的使用可防止在高压压实（1.6 GPa）过程中发生弹性变形，确保垂直压力施加，迫使片状和粗颗粒相互啮合，形成独特的、高完整性的 3D 核壳结构。
结构刚性的作用
承受极端压力
钛粉压实需要巨大的力，特别是大约 1.6 GPa 的压实压力。标准工具材料在这种载荷下会失效或弯曲。
防止弹性变形
硬化钢提供必要的高结构强度，以抵抗 弹性变形。如果在压制过程中模壁向外弯曲，圆柱形样品的尺寸精度将立即受到影响。
确保能源效率
通过保持刚性，模具可确保施加的压力不会因工具膨胀而消散。这会将能量完全集中在压缩粉末上，从而提高密度和稳定性。
对颗粒微观结构的影响
定向垂直力
精密冲头设计用于严格地 垂直方向 施加压力。这种方向控制对于颗粒在模具中的沉降和结合至关重要。
创建 3D 核壳结构
垂直压力驱动不同形状颗粒之间的特定相互作用。它迫使 片状研磨颗粒 与 粗初始颗粒 紧密啮合。
机械啮合
这个过程创造了一个独特的 3D 核壳结构。最终压坯的结构完整性依赖于这种机械啮合，而只有当工具保持其形状完美时才能实现。
理解权衡
工具挠曲的风险
虽然硬化钢坚固耐用，但在 1.6 GPa 的压力下，工具硬度或精度的任何偏差都可能是灾难性的。即使工具发生微小的弹性变形，也可能导致压力传递不均匀。
表面光洁度与工具状况
钛压坯的表面光洁度直接反映了工具的状况。如果冲头或模具表面没有精密加工，高压会将这些缺陷直接传递到钛样品上。
根据您的目标做出正确的选择
为了最大限度地提高钛粉压坯的质量，请根据您的具体目标考虑以下几点：
- 如果您的主要重点是尺寸精度： 优先考虑模具硬度，以防止弹性变形，并确保样品在 1.6 GPa 压力下保持严格的圆柱形。
- 如果您的主要重点是微观结构完整性： 确保工具组件实现完美的垂直对齐，以驱动片状和粗颗粒啮合形成 3D 核壳结构。
精密工具不仅仅是粉末的容器；它是定义最终材料物理特性的主要约束。
摘要表：
| 特征 | 对钛压坯的影响 | 主要优势 |
|---|---|---|
| 结构刚性 | 在 1.6 GPa 下抵抗弹性变形 | 确保严格的尺寸公差 |
| 垂直对齐 | 定向能量以实现颗粒啮合 | 创建高完整性的 3D 核壳结构 |
| 表面精度 | 消除缺陷传递 | 实现优异的表面光洁度 |
| 能源效率 | 防止压力消散 | 最大化密度和材料稳定性 |
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参考文献
- Tamás Mikó, Zoltán Gácsi. A Novel Process to Produce Ti Parts from Powder Metallurgy with Advanced Properties for Aeronautical Applications. DOI: 10.3390/aerospace10040332
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
