将高吨位液压机与自蔓延高温合成 (SHS) 相结合的决定性优势在于，能够在 TiB2-TiC 复合材料处于瞬态高温塑性状态时对其进行机械压缩。与依赖被动扩散结合颗粒的传统烧结不同，该方法利用反应的放热和巨大的垂直压力来强制消除空隙，生产出具有优异密度和机械完整性的部件。
该方法成功的核心在于热-机械耦合：在化学反应产生强烈热量的精确时刻施加力，可以实现压力烧结无法达到的即时致密化。
卓越致密化的力学原理
利用塑性状态
最关键的区别在于时机。在此过程中，液压机在 SHS 反应后立即启动。
在这一特定时刻，TiB2-TiC 材料尚未成为固态脆性陶瓷，而是处于瞬态塑性状态。这种暂时的可塑性允许高吨位压机有效地锻造材料，就像铁匠锻造热金属一样。
消除内部微孔
传统烧结通常会留下残余孔隙，这些孔隙会成为应力集中点并削弱最终部件的强度。
通过在塑性阶段施加显著的垂直压力，该方法可以促进物质迁移并闭合内部间隙。机械压缩有效地压碎微孔，使复合材料的相对密度接近其理论极限。
结构和物理增强
分解脆性相
TiB2-TiC 等陶瓷复合材料天生容易发生脆性，这通常是由大而连续的陶瓷相引起的。
高吨位压力的施加会在形成过程中断裂这些初始的脆性相。这种微观结构的细化使得最终部件不仅具有高硬度，而且与烧结替代品相比，韧性也显著提高。
实现近净成形
传统烧结通常会导致收缩或翘曲，需要昂贵且困难的金刚石加工。
由于液压机在致密化阶段将材料限制在模具内，因此最终产品以近净成形的形式出现。这减少了浪费，并最大限度地减少了对大量后处理的需求。
理解操作权衡
机会之窗
虽然有效，但该过程完全依赖于方法论中提到的塑性状态的“瞬态”性质。
这意味着加工窗口很窄。如果压力施加得太晚，材料将已经冷却变硬；如果施加得太早，反应可能不完全。液压驱动相对于放热反应的精确时序对于成功至关重要。
为您的目标做出正确选择
这项技术代表了标准加工的高性能替代方案，但它需要精确控制。
- 如果您的主要重点是最大密度和韧性：实施 SHS + 液压机方法，利用塑性状态消除孔隙并细化脆性相。
- 如果您的主要重点是制造效率：利用此方法生产近净成形部件，显著降低硬质陶瓷加工的成本和时间。
通过用主动压缩取代被动加热，您可以在一个步骤中将材料从多孔聚集体转变为致密的、高性能的组件。
摘要表：
| 特征 | SHS + 高吨位液压机 | 传统烧结 |
|---|---|---|
| 致密化机制 | 塑性状态下的主动机械压缩 | 被动热扩散 |
| 孔隙控制 | 有效消除微孔 | 通常留下残余孔隙 |
| 微观结构 | 细化的相，韧性增加 | 更大、更脆的陶瓷相 |
| 最终形状 | 近净成形（减少加工） | 易收缩和翘曲 |
| 加工时间 | 快速（利用放热） | 炉内周期长 |
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参考文献
- Gigo Jandieri, David Sakhvadze. Controlled Synthesis of TiB2-TiC Composite: Substantiation of the Homogenizing Joule Thermostatting Efficiency and Improvement of SHS-Compaction Technology in a Vacuum. DOI: 10.21272/jes.2024.11(2).c2
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
