将实验室液压机与冷等静压机（CIP）相结合，建立了一个强大的两阶段成型工艺，显著提高了钛酸盐基陶瓷生坯的质量。液压机将粉末压实成定义的几何形状，而CIP施加均匀的全向压力，以最大化密度并确保结构均匀性。
这种组合的核心优势在于卓越的密度控制。单轴压制通常会留下内部不均匀；增加CIP步骤消除了这些密度梯度和微孔，从而得到无裂纹的陶瓷，并具有毫米波介电应用所必需的均匀电性能。
两阶段压实策略
阶段1：几何成型（液压机）
实验室液压机在此工作流程中的主要作用是“预压”。它用于将松散的陶瓷粉末压实成特定的几何形状。
这种初始单轴压制使生坯具有足够的机械强度以便于搬运和转移。它形成了基础形状，但由于壁摩擦和单向力，通常会留下不均匀的密度分布。
阶段2：致密化和均质化（CIP）
一旦形状确定，冷等静压机（CIP）将使生坯受到来自所有方向的均匀压力。
通过液体介质施加高压（例如177 MPa），CIP迫使颗粒比干法成型更有效地重新排列和互锁。这种全向力消除了初始液压压制后通常残留的内部密度梯度和微孔。
对最终材料性能的影响
消除结构缺陷
CIP步骤提供的均匀性对于防止高温加工过程中的失效至关重要。通过确保生坯具有一致的密度分布（通常达到理论密度的60–65%），各向异性收缩的风险被降至最低。
这种差异收缩的减少显著降低了陶瓷在烧结阶段变形或开裂的可能性。
介电性能的均匀性
对于电子领域使用的钛酸盐基陶瓷，物理密度直接转化为功能性能。
压机的组合确保材料获得致密、细晶粒的微观结构。这种结构一致性是生产具有整个元件稳定且均匀电性能的毫米波介电陶瓷的必要条件。
理解权衡
工艺复杂性与质量
虽然结合这些方法可以产生卓越的结果，但与简单的模压相比，它增加了额外的加工步骤和设备要求。
单轴液压压制速度更快，可以定义形状，但无法实现CIP的各向同性均匀性。没有预成型芯，仅依赖CIP是困难的。因此，这种组合是一种必要的权衡：您接受更高的工艺复杂性，以获得单一机器无法提供的结构完整性和性能可靠性。
为您的目标做出正确选择
在决定如何配置您的陶瓷制备工作流程时，请考虑您的具体性能目标：
- 如果您的主要重点是几何定义：液压机是您建立精确尺寸和基本处理强度的起点。
- 如果您的主要重点是电气可靠性：您必须包括CIP步骤，以消除孔隙率和密度梯度，确保高频应用所需的均匀介电响应。
- 如果您的主要重点是结构生存能力：CIP步骤是不可协商的，以防止复杂钛酸盐基形状在烧结过程中开裂和翘曲。
总结：使用液压机定义形状，但依靠CIP完善内部结构，确保最终陶瓷致密、可靠且高性能。
总结表：
| 工艺阶段 | 使用设备 | 主要功能 | 对材料的影响 |
|---|---|---|---|
| 阶段1：预压 | 实验室液压机 | 几何成型和初始压实 | 提供处理强度和定义的形状 |
| 阶段2：致密化 | 冷等静压机（CIP） | 全向压力施加 | 消除密度梯度和微孔 |
| 结果：最终烧结 | 高温炉 | 热稳定 | 防止开裂、翘曲，并确保均匀的介电性能 |
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参考文献
- Minato Ando, Yutaka Higashida. Millimeter-wave Dielectric Properties of Titanite-based Ceramics with Nominal Composition CaTi<sub>1-<i>x</i></sub>Nb<sub>4<i>x</i>/5</sub>SiO<sub>5</sub>. DOI: 10.2497/jjspm.67.396
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
