在纯钛（CP-Ti）的传统粉末冶金中，实验室液压机是单轴压实的关键设备。它在模具内对松散的钛粉施加可控的机械力，促进颗粒重新排列和塑性变形，从而制造出具有高结构密度的实心“生坯”。
压机通过消除颗粒间的空隙来决定材料的初始质量。在此阶段实现高“生坯密度”是获得最终烧结钛部件优异相对密度和机械完整性的首要前提。
致密化机理
单轴施力
实验室液压机提供必要的单轴压制机械力。这意味着压力沿单一方向施加，迫使松散的粉末填充模具的形状。
颗粒重排与变形
当压机施加压力时，钛粉颗粒首先相互滑动以填充可用空间。随着压力的增加，颗粒会发生塑性变形和加工硬化。
机械联锁
这种变形改变了颗粒的形状，使它们能够机械地联锁。这种物理结合将松散的粉末转化为称为生坯的粘结固体。
生坯密度的关键作用
消除空隙
压机的主要功能是最大限度地减少孔隙率。通过精确控制压力，该机器有效地挤出空气并消除粉末颗粒间的空隙。
建立生坯强度
所得压坯必须具有足够的机械强度，以便在不碎裂的情况下进行处理。这种“生坯强度”对于将样品从压机转移到烧结炉而不损坏其几何形状至关重要。
为烧结预处理
压制过程中达到的密度直接关系到最终产品的质量。高生坯密度确保后续的烧结过程能够获得具有优异相对密度和结构性能的部件。
理解权衡
密度梯度风险
虽然高压力有利于提高密度，但必须均匀施加。液压压制中的一个常见陷阱是产生密度梯度，即压坯的某些区域比其他区域更致密。
潜在缺陷
如果压力控制不精确，或者模具摩擦过大，这些梯度可能导致内部应力。这通常会导致在压坯弹出或烧结阶段出现分层裂纹或变形。
为您的目标做出正确选择
为了优化您的CP-Ti粉末冶金工艺，请根据您的具体目标考虑以下几点：
- 如果您的主要重点是最大最终密度：优先考虑更高的成型压力，以最大化塑性变形和加工硬化，确保烧结前尽可能低的孔隙率。
- 如果您的主要重点是几何一致性：关注压力均匀性和较低的弹出速度，以防止导致翘曲或开裂的密度梯度。
实验室液压机不仅仅是一个成型工具；它是定义您最终钛部件微观结构潜力的基础步骤。
总结表：
| 压制阶段 | 机理与作用 | 对最终CP-Ti部件的影响 |
|---|---|---|
| 初始压力 | 颗粒重排与滑动 | 最小化颗粒间空隙和气穴 |
| 中间压力 | 塑性变形与加工硬化 | 提高生坯密度和机械联锁 |
| 高压 | 凝聚成“生坯” | 建立用于处理和烧结的生坯强度 |
| 弹出 | 从模具中受控释放 | 防止分层裂纹和几何翘曲 |
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参考文献
- Osman İyibilgin, Engin Gepek. Caracterización de CP-Titanio producido mediante inyección aglutinante y pulvimetalurgia convencional. DOI: 10.3989/revmetalm.205
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
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