橡胶模具在 Er/2024Al 合金的成型过程中充当关键的高弹性界面，作为压力传递介质，实现了等静压的优势。通过封装粉末，这些模具将周围液体的巨大压力均匀地传递到合金上，确保粉末从各个方向均匀压实，而无需与液压油直接接触。
核心要点 橡胶模具的主要功能是将静水压力转化为从四面八方作用于粉末的均匀机械力。这种各向同性压缩对于实现高密度和防止定向压制方法中常见的结构缺陷至关重要。
压力传递的力学原理
高弹性封装
橡胶模具在液压油和 Er/2024Al 粉末之间充当柔韧、不渗透的屏障。
由于其高弹性，橡胶形成了一个紧密的密封，随着粉末的压缩而移动。这确保了内部粉末在整个过程中保持隔离且不受损坏。
各向同性力传递
在冷等静压 (CIP) 中，液体压力可达 300 MPa。
橡胶模具将此压力均匀地从各个方向（各向同性）传递。与刚性模具不同，橡胶不会在机械上限制力，允许压力均匀地施加到组件的整个表面积上。
保持几何精度
尽管压力巨大，模具仍能确保“生坯”（烧结前的压制粉末）保持精确的几何形状。
在脱模时，零件的高表面质量得以保持，因为弹性模具会剥离而不会粘附或损坏压实的合金。
实现内部结构完整性
颗粒重排和变形
在橡胶传递的均匀压力下，合金粉末颗粒会发生显著的物理变化。
颗粒会发生重排和塑性变形，从而填补它们之间的空隙。这导致最终生坯具有极高的密度，这是高性能金属陶瓷的要求。
确保密度均匀
这种设置最关键的优势在于内部结构的均匀性。
由于橡胶允许压力从各个方向作用于粉末，因此压坯的密度在整个过程中是一致的。不会出现刚性模具压制中可能出现的“阴影”低密度区域。
避免常见的成型陷阱
单轴压制的风险
要理解橡胶模具的价值，必须了解替代方法：传统的单轴压制。
在单轴方法中，压力仅在一个方向（通常是自上而下）施加。这通常会导致密度梯度，即零件顶部比底部密度更高。
防止烧结缺陷
生坯中的密度不均匀会导致后续烧结阶段发生灾难性故障。
如果生坯不均匀，在加热时会发生收缩不均匀。在等静压中使用橡胶模具可有效消除此变量，从而显著降低烧结过程中开裂的风险。
为您的目标做出正确选择
在确定 Er/2024Al 合金的成型工艺时，请考虑您的质量要求：
- 如果您的主要关注点是最大密度：在冷等静压中使用橡胶模具对于实现高性能应用所需的高密度至关重要。
- 如果您的主要关注点是防止缺陷：该方法是确保内部结构均匀并防止烧结过程中开裂或翘曲的确定性选择。
使用橡胶模具不仅仅是一个包容步骤；它是复杂合金成型中均匀致密化的根本推动者。
总结表：
| 特性 | 橡胶模具等静压 | 传统单轴压制 |
|---|---|---|
| 压力方向 | 各向同性（四面八方均匀） | 单轴（单一方向） |
| 密度梯度 | 均匀/一致 | 高（顶部与底部差异） |
| 内部结构 | 无空隙；塑性变形 | 局部低密度区域的风险 |
| 烧结结果 | 均匀收缩；开裂风险低 | 翘曲或开裂风险高 |
| 几何质量 | 高表面精度和完整性 | 受刚性模具摩擦限制 |
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参考文献
- Tao Qin, Jiukun Zhang. Effect of Erbium Micro-Additions on Microstructures and Properties of 2024 Aluminum Alloy Prepared by Microwave Sintering. DOI: 10.3390/cryst14040382
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
