轴向压制的主要目标在 BaTiO3–BiScO3 陶瓷成型过程中，是将松散的混合粉末压实成一个粘结在一起的、圆盘状的“生坯”。通过液压机在钢模内施加很大的轴向压力（通常约为 70 MPa），实现后续烧结阶段所需的初始致密化和几何定义。
液压机是连接原材料、松散成分和固体结构之间的桥梁。它将分离的粉末颗粒转化为具有足够密度以承受高温处理的统一几何形状。
压实机制
要理解为什么这一步至关重要，您必须超越简单的压缩。液压机通过两种关键机制，强制性地改变材料的状态。
实现初始致密化
压机的首要功能是消除松散粉末颗粒之间存在的巨大空气体积。
通过施加约 70 MPa 的压力，机器迫使颗粒相互靠近。这种机械压实产生了颗粒之间必要的物理接触，这是烧结过程中稍后发生的化学键合和扩散的先决条件。
赋予几何定义
在陶瓷烧制之前，它必须具有确定的形状。轴向压制过程使用高强度钢模来确定样品的最终几何形状。
在此特定过程中，粉末被压制成精确直径和厚度的圆盘。这种“生坯”（未烧结的陶瓷）在其整个制造流程中都保留此形状。
为烧结奠定基础
液压机产生的“生坯”并非最终产品，但它是关键的基础。压制步骤的质量直接决定了最终陶瓷的质量。
增强颗粒接触
烧结依赖于固相扩散——原子从一个颗粒移动到另一个颗粒以将它们熔合在一起。
轴向压制最大化了 BaTiO3 和 BiScO3 反应物之间的接触面积。通过现在减小颗粒之间的间隙，可以促进高温处理过程中更有效的扩散，从而获得更致密、结晶度更好的最终材料。
确保结构完整性
生坯必须足够坚固，能够被处理、移动并放入炉中而不会散架。
施加的压力将颗粒重新排列成初步的紧密排列。这产生了机械联锁（以及通常的弱范德华力），使圆盘在从压机到烧结炉的过渡过程中具有结构稳定性。
理解权衡
虽然轴向压制是标准工艺，但认识到其局限性以确保工艺质量非常重要。
密度梯度
轴向压制从一个方向（或两个相反方向）施加力。这有时会导致密度变化，即靠近冲头的粉末比中心或边缘的粉末更致密，因为与模具壁存在摩擦。
“生坯”状态的局限性
重要的是要记住，生产出的圆盘是“生坯”。它具有几何形状和压实密度，但缺乏真正的机械强度。与最终烧结产品相比，它很脆且多孔。压制参数（70 MPa）必须足够高以保持形状，但又不能高到在从模具中弹出时导致层压或开裂。
为您的目标做出正确选择
在配置您的 BaTiO3–BiScO3 液压机时，请根据您的具体结果调整方法。
- 如果您的主要重点是几何精度：确保您的高强度钢模具经过精确公差加工，因为压机将此最终形状直接赋予生坯。
- 如果您的主要重点是烧结效率：优先保持 70 MPa 的压力目标，以最大化颗粒接触面积，从而驱动高效的固相扩散。
液压机不仅仅是一个成型工具；它是建立成功陶瓷合成所需物理密度的机制。
总结表：
| 工艺阶段 | 关键目标 | 机械作用 |
|---|---|---|
| 压实 | 生坯形成 | 将松散粉末转化为粘结在一起的实心圆盘状部件。 |
| 致密化 | 颗粒接触 | 施加约 70 MPa 的压力以消除空气间隙并促进固相扩散。 |
| 几何定义 | 形状精度 | 使用高强度钢模具来确定样品的最终直径和厚度。 |
| 结构完整性 | 处理能力 | 产生机械联锁，以便运输到烧结炉。 |
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参考文献
- Hideki Ogihara, Susan Trolier‐McKinstry. Weakly Coupled Relaxor Behavior of BaTiO <sub>3</sub> –BiScO <sub>3</sub> Ceramics. DOI: 10.1111/j.1551-2916.2008.02798.x
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
