在此背景下，实验室单轴压力机的主要功能是对钛粉和尿素的混合物施加垂直的初始压力。此操作将松散的混合物压制成定义的形状，例如圆盘，使其具有足够高的机械结合强度，以便作为固体物体进行处理。
核心要点 单轴压力机是一种预压实工具。其目标不是实现最终密度，而是将松散的粉末转化为粘结的“绿色压坯”，使其在转移到冷等静压（CIP）或最终烧结等高压阶段时保持结构完整性。
预压实机的力学原理
施加垂直压力
压力机将受控的垂直力施加到装有钛粉和尿素混合物的模具上。这种定向压力迫使颗粒重新排列并更紧密地堆积在一起，从而减小了松散粉末的体积。
创建“绿色压坯”
随着压力的施加，钛颗粒和尿素颗粒之间的摩擦和接触会产生机械联锁。这会形成一个实心、成型的物体——在技术上称为“绿色压坯”——一旦从模具中取出，它就能保持其形状。
尿素的作用
在生产多孔钛时，尿素充当临时的“空间填充剂”。压力机将钛压实在尿素颗粒周围；在后续过程中，尿素会被去除（通常通过加热或水），留下所需的孔隙。
在工作流程中的战略作用
实现材料处理
如果没有这个初始压制步骤，松散的钛混合物在不损失其成分或形状的情况下将无法进一步移动或加工。压力机确保圆盘具有足够的“绿色强度”以物理转移到其他设备。
为二次加工做准备
主要参考资料表明，此步骤通常在冷等静压（CIP）等更严格的处理之前进行。单轴压力机提供了初始的几何形状，确保后续的高压处理有效且均匀。
建立结构基础
虽然最终强度在烧结过程中实现，但单轴压力机建立了初始的颗粒间接触点。这种接近度对于最终加热阶段发生的扩散过程至关重要。
理解权衡
密度分布不均
单轴压制的常见限制是粉末与模具壁之间的摩擦。这可能导致颗粒的边缘比中心更致密，或者顶部比底部更致密，这可能在烧结过程中导致翘曲。
几何形状限制
单轴压力机通常仅限于简单的形状，如圆盘、圆柱体或矩形。如果您的多孔钛部件需要复杂的几何形状或倒角，仅靠这种成型方法是不够的。
“绿色”易碎性
尽管压坯是实心的，但与烧结后的零件相比，它仍然相对易碎。必须小心处理，因为简单压制形成的机械结合力很弱，如果掉落或受到应力，零件很容易碎裂。
为您的目标做出正确选择
为了优化您的多孔钛成型工艺，请考虑以下具体目标：
- 如果您的主要重点是工艺连续性：确保施加的压力足够高，以便样品在不碎裂的情况下转移到冷等静压（CIP）机。
- 如果您的主要重点是孔隙结构：精确的压力控制至关重要；过度压实可能会使尿素空间填充剂变形，而压实不足会导致结构薄弱，在烧结前坍塌。
单轴压力机是将原始潜力转化为可加工固体的关键桥梁，它决定了您的多孔材料制造的初步成功。
总结表：
| 特征 | 在多孔钛成型中的作用 |
|---|---|
| 核心目的 | 预压实成粘结的“绿色压坯” |
| 机制 | 受控垂直压力以产生机械联锁 |
| 空间填充剂作用 | 将钛压实到尿素周围以定义未来的孔隙结构 |
| 工作流程步骤 | 实现 CIP 或烧结工艺的材料处理 |
| 几何能力 | 最适合简单的形状，如圆盘、圆柱体和矩形 |
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参考文献
- Carolina Fedel Gagliardi, Renata Falchete do Prado. Expression of BMP II by human osteoblasts cultivated on dense or porous titanium. DOI: 10.14295/bds.2018.v21i3.1586
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
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