在制造铌酸银基（AExN）陶瓷时，使用冷等静压机（CIP）的决定性优势在于能够通过均匀、各向同性的压力实现卓越的生坯密度。通过流体介质施加高达200 MPa的压力，CIP 有效地消除了标准单轴压制时经常出现的密度梯度和微孔。
核心要点 施加各向同性压力不仅仅是为了压实；它是在加热前消除内部应力和孔隙的关键质量控制步骤。这确保了材料在 1060 °C 烧结后达到近乎无孔的状态，这是最大化材料击穿强度（Eb）的决定性因素。
各向同性致密化的力学原理
消除密度梯度
由于与模壁的摩擦，标准压制方法通常会导致密度不均匀。CIP 利用流体介质从各个方向均匀传递压力。这种各向同性的方法确保了生坯（未烧结的陶瓷）具有完全均匀的结构，消除了干压时典型的内部应力不平衡。
去除微孔
使用的高压——特别是用于铌酸银颗粒的200 MPa——通过机械方式将颗粒推入更紧密的结构。这个过程显著减少了生坯内的微孔隙。通过在过程早期压碎这些空隙，材料为最佳性能做好了准备。
对烧结和最终性能的影响
促进无孔烧结
在压制阶段实现的均匀性决定了1060 °C 烧结过程中最终产品的质量。由于生坯密度高且一致，陶瓷会均匀致密化。这导致最终的微观结构几乎无孔，与单轴压制样品中常见的缺陷不同。
提高击穿强度（Eb）
对于铌酸银基陶瓷，电气性能至关重要。消除孔隙直接有助于提高击穿强度（Eb）。更致密、无缺陷的材料可以承受更高的电场而不会失效，这使得 CIP 成为高性能应用的关键步骤。
标准单轴压制的弊端
非均匀收缩的风险
仅依赖单轴（干）压制会在颗粒内产生密度差异。在高温烧结过程中，这些差异会导致差异收缩。这通常表现为最终陶瓷的翘曲、变形或宏观开裂。
内部应力累积
单轴压制由于力的方向性和壁摩擦而产生内部应力。这些应力在生坯中保持锁定状态，直到烧结时释放并导致结构不一致。CIP 通过施加“全向”压力来绕过这一点，从而消除应力累积。
为您的目标做出正确选择
为了最大化您的铌酸银基陶瓷的潜力，请根据您的具体性能目标调整您的加工方法：
- 如果您的主要关注点是电气性能（击穿强度）：您必须使用 CIP 来消除微孔，因为即使是微小的空隙也会严重降低材料的 Eb。
- 如果您的主要关注点是结构完整性：使用 CIP 来确保密度均匀，这是防止在 1060 °C 烧结阶段出现开裂和翘曲的唯一可靠方法。
总结：对于铌酸银陶瓷，冷等静压不是可选项，而是将高潜力粉末转化为致密、电气强度高且结构牢固的组件的必需品。
总结表：
| 特征 | 单轴压制 | 冷等静压（CIP） |
|---|---|---|
| 压力分布 | 定向（单轴） | 各向同性（全向） |
| 压力介质 | 刚性模具/模具 | 流体介质（水/油） |
| 生坯密度 | 不均匀（梯度） | 高且均匀 |
| 内部应力 | 高（壁摩擦） | 消除 |
| 烧结结果 | 可能翘曲/开裂 | 无孔且尺寸稳定 |
| 电气击穿（Eb） | 由于微孔而降低 | 性能最大化 |
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参考文献
- Peng Shi, Peng Liu. Enhanced energy storage properties of silver niobate antiferroelectric ceramics with A-site Eu3+ substitution and their structural origin. DOI: 10.1063/5.0200472
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
