主要功能在此上下文中，冷等静压机（CIP）的主要功能是将松散的氯化钠（NaCl）颗粒致密化成一种粘结的、均匀的结构，称为预制件。通过从所有方向施加高压，CIP 将松散的盐粉转化为具有精确相对密度的稳定形状，为后续的熔融铝浸润做准备。
核心要点 虽然冷等静压的表面目标只是将粉末压制成型，但其更深层的价值在于微观结构工程。CIP 过程中施加的压力会在颗粒接触点产生特定的塑性变形和微裂纹；当被铝复制时，这些特征会显著提高最终泡沫的模量和屈服强度。
将粉末转化为结构
均匀致密化
CIP 工艺将盐颗粒放置在柔性模具内，并通过通常通过流体介质施加高压。与仅从一个方向施压的单轴压制不同，CIP 施加的是等静压（来自所有方向的均匀压力）。
这确保了 NaCl 预制件在整个过程中具有一致的密度，避免了其他压实方法中常见的内部应力梯度或不均匀性。
建立生坯强度
在引入铝之前，盐预制件必须足够坚固才能进行搬运。
CIP 将松散的粉末压实成具有足够生坯强度的“生坯”。这使得预制件在不碎裂的情况下可以被移动和加工，无需高温烧结或可能污染最终铝泡沫的粘合剂。
对泡沫性能的微观影响
控制连通性和渗透性
施加的压力决定了盐颗粒的堆积紧密程度，通常达到 67% 至 86% 的相对密度。
当颗粒被推到一起时，它们会形成接触区域或“颈部”。在最终的复制阶段，熔融铝会在这些颗粒周围流动。盐颗粒之间的接触点有效地成为金属泡沫中的连接孔或“窗口”。
通过控制 CIP 压力，您可以直接控制这些窗口的大小，从而决定泡沫的渗透性和流体流动特性。
增强机械性能
根据主要参考资料，使用 CIP 而非烧结的特定优势在于，在盐颗粒相互接触的点上产生了局部塑性变形和微裂纹。
这些几何不规则性不是缺陷；它们是关键特征。当熔融铝复制这种特定几何形状时，产生的泡沫表现出优越的机械性能。特别是，与使用烧结预制件生产的泡沫相比，这种复制带来了模量和屈服强度显著提高。
理解权衡
虽然 CIP 提供了卓越的密度控制和机械优势，但了解工艺限制至关重要。
- 生坯易碎性：尽管预制件具有“生坯强度”，但它仍然是未烧结的压坯。它在搬运时具有机械稳定性，但缺乏烧结陶瓷的高刚性，在铸造准备过程中需要小心操作。
- 压力敏感性：该过程依赖于精确的压力大小。压力的偏差不仅会改变形状；它们会从根本上改变相对密度。如果密度超出目标范围（例如，低于 67%），最终泡沫的结构完整性可能会受到损害。
为您的应用优化预制件
为了最大化您的铝泡沫质量，请根据您的具体性能要求定制 CIP 参数。
- 如果您的主要重点是结构强度：优先考虑更高的压力设置，以诱导必要的塑性变形和微裂纹，从而提高泡沫的屈服强度。
- 如果您的主要重点是渗透性（流动）：专注于精确的密度控制（瞄准 67-86% 范围的较低端），以最大化颗粒之间的接触面积并增大连接窗口。
最终，冷等静压机不仅仅是一个成型工具，更是通过精确的密度管理来设定最终铝泡沫物理特性的机制。
总结表：
| 特性 | 在 NaCl 预制件制备中的功能 | 对最终铝泡沫的影响 |
|---|---|---|
| 均匀致密化 | 施加等静压以消除应力梯度 | 一致的密度和结构完整性 |
| 生坯强度 | 将粉末压实成稳定的“生坯”，无需粘合剂 | 防止污染并允许安全搬运 |
| 微观结构工程 | 在接触点产生塑性变形和微裂纹 | 显著提高模量和屈服强度 |
| 孔隙率控制 | 管理 67% 至 86% 之间的相对密度 | 决定渗透性和孔“窗口”大小 |
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参考文献
- Russell Goodall, Andreas Mortensen. The effect of preform processing on replicated aluminium foam structure and mechanical properties. DOI: 10.1016/j.scriptamat.2006.03.003
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
