使用实验室液压机对Bifeo3陶瓷的主要目的是什么？形成优质的生坯

实验室液压机用于BiFeO3-(K0.5Bi0.5)TiO3-PbTiO3陶瓷的主要目的是将松散的粉末混合物压实成具有足够机械强度以方便处理的连贯圆柱形“生坯”。通过施加约50 MPa的单轴压力，该过程可以形成初步形状并排出颗粒间捕获的空气，为后续加工步骤奠定必要的物理基础。

此初始压制阶段的目标不是达到最终密度，而是创建一个稳定的几何“预制件”。这一步弥合了松散原材料和等静压高压环境之间的关键鸿沟。

初始成型的力学原理

将BiFeO3-(K0.5Bi0.5)TiO3-PbTiO3粉末转化为功能陶瓷元件依赖于特定的压实顺序。液压机是该链条中的第一个关键环节。

松散的陶瓷粉末，即使添加了粘合剂，也缺乏运输或复杂加工所需的粘聚力。

液压机施加力以机械地将粉末颗粒联锁在一起。这会形成一个生坯——一个固体但未烧结的样品——它足够坚固，可以在不碎裂或变形的情况下进行移动、测量和装载到二次设备中。

当粉末倒入模具时，大量空气会滞留在颗粒之间。

施加50 MPa的压力会迫使颗粒排列得更紧密，挤出这些气穴。尽早消除这些空气至关重要；如果在高温烧结过程中仍有气穴存在，它们可能导致内部空隙或裂纹，严重损害材料最终的电学和磁学性能。

对于BF-KBT-PT等高性能陶瓷，单轴液压压制很少是最终的成型步骤。它是一个准备阶段。

这种初始压制会创建一个具有规定几何形状（通常是圆柱形）的样品，该样品充当冷等静压（CIP）的载体。生坯必须足够坚固，能够承受CIP过程中施加的真空密封和静水压力，这是实现最终均匀生坯密度的关键。

虽然实验室液压机对于初始成型至关重要，但仅依靠它来实现最终致密化可能会有问题。

单轴密度梯度 液压机从一个方向（单轴）施加力。粉末与模具壁之间的摩擦通常会导致密度分布不均。圆柱体的边缘或角落可能比中心更密集。

复杂性限制 此方法通常仅限于简单的几何形状，例如圆盘或圆柱体。如果在此初始阶段压力过高，可能会导致分层或帽化——样品层分离——而不是均匀压实。这就是为什么最初使用中等压力（如50 MPa），而将更高的压力留给等静压阶段。

为确保BiFeO3-(K0.5Bi0.5)TiO3-PbTiO3陶瓷的成功制造，您必须将液压机视为一种稳定工具，而不是致密化工具。

通过将液压机视为“生坯”阶段的精密成型工具，您可以为制造高质量、高密度陶瓷材料奠定可靠的基础。

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James T. Bennett, Tim P. Comyn. Temperature dependence of the intrinsic and extrinsic contributions in BiFeO3-(K0.5Bi0.5)TiO3-PbTiO3 piezoelectric ceramics. DOI: 10.1063/1.4894443

本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .