与传统冷压相比，热压 (HP) 设备的主要优势在于能够在显著降低压力的同时实现接近理论密度和优异的微观结构均匀性。通过同时施加热量和轴向力，HP 激活了仅靠冷机械力无法触发的材料传输机制——例如蠕变和扩散。
核心要点：热压通过利用热能促进塑性流动和颗粒扩散，超越了冷压的局限性。这可以生产全致密、无孔隙的坯料，为关键的下游成型操作提供理想的金属性基础。
致密化的物理学
同时加热和加压
与仅依靠机械力将颗粒压实在一起的冷压不同，热压引入了高温和轴向压力。
这种双重输入方法从根本上改变了钛粉末的固结方式。你不仅仅是将颗粒压在一起；你是在软化材料以实现更好的压实。
原子机制的激活
热量的引入激活了三个关键机制：蠕变、扩散和塑性流动。
这些现象允许颗粒在原子水平上重新排列和结合。这使得致密化比主要依赖摩擦和机械联锁的冷工艺更有效率。
降低压力要求
由于材料在高温下更具顺应性，HP 设备需要较低的施加压力即可实现高密度。
相比之下，低塑性合金（如 TiAl）的冷液压成型通常需要极高的压力（600–800 MPa）才能产生冷焊和生坯强度。热压在不要求如此极端的机械载荷的情况下即可获得优异的结果。
材料质量和结构
实现理论密度
热压最显著的成果是生产出接近理论密度的坯料。
冷压通常会产生含有空隙的“生坯”，需要后续烧结才能致密化。热压在压实过程中就闭合了这些空隙，没有明显的孔隙。
均匀的微观结构
HP 在整个圆柱形坯料中产生高度均匀的微观结构。
这种均匀性至关重要，因为这些坯料通常是“半成品”。它们为后续复杂的塑性成型阶段提供了可靠、高性能的基础，确保最终零件具有一致的机械性能。
理解权衡：HP 与等静压
压力的方向性
需要注意的是，热压施加的是轴向压力（来自顶部/底部的力）。
虽然对于圆柱形坯料有效，但这与冷等静压 (CIP) 不同，后者通过液体介质全方位施加压力。
密度梯度
由于 HP 是轴向的，根据零件的长径比，可能存在密度梯度，尽管与冷轴向压相比，热量显著缓解了这种情况。
CIP 专门用于防止复杂形状的密度梯度，从而降低烧结过程中变形的风险。然而，CIP 无法提供 HP 所提供的通过蠕变和扩散实现的同步完全致密化。
为您的目标做出正确选择
选择正确的设备取决于您所需的材料状态和后续加工步骤。
- 如果您的主要重点是生产全致密坯料以进行二次成型：选择热压 (HP) 设备，立即实现理论密度和均匀的微观结构。
- 如果您的主要重点是防止复杂“生坯”变形：考虑冷等静压 (CIP)，因为其各向同性压力可在烧结前防止密度梯度。
- 如果您的主要重点是生坯强度以便在不加热的情况下处理：需要高精度液压机施加冷焊颗粒所需的极高压力（600+ MPa）。
最终，当在组件离开模具之前就需要材料完整性和最大密度时，热压是更优的选择。
总结表：
| 特征 | 冷压 | 热压 (HP) |
|---|---|---|
| 施加力 | 高机械压力 | 中等压力 + 高温 |
| 机制 | 摩擦和冷焊 | 蠕变、扩散和塑性流动 |
| 最终密度 | 低（生坯） | 接近理论值（全致密） |
| 孔隙率 | 明显的残留空隙 | 极少至无孔隙 |
| 微观结构 | 不一致/不均匀 | 高度均匀和均质 |
| 主要目标 | 形状准备 | 结构完整性和密度 |
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参考文献
- Krystian Zyguła, Oleksandr Lypchanskyi. Selected aspects of manufacturing structural elements from titanium alloys combining cost-effective powder metallurgy technology and metal forming processes. DOI: 10.7494/cmms.2019.3.0643
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
