施加 70 °C 热处理是 ZrB2 基复合预制件成型过程中关键的流变学调整。选择此特定温度是为了诱导混在原材料陶瓷粉末中的残留树脂或分散剂的软化和流动，而不是影响陶瓷颗粒本身。
同时施加 100 MPa 的压力和 70 °C 的热量，使粘合剂相从刚性转变为可塑性。这有助于有效的颗粒重排，确保预制件达到后续高压加工所需的几何稳定性和内部均匀性。
颗粒重排的力学原理
软化粘合剂相
70 °C 环境的主要目标是针对混合物中的有机成分。
在室温下，残留树脂和分散剂充当陶瓷颗粒之间的刚性屏障。
通过将温度升高到 70 °C，这些粘合剂会软化并流动，充当润滑剂而不是障碍物。
提高压实效率
一旦粘合剂软化，施加的100 MPa 压力将变得更加有效。
液压机迫使 ZrB2 粉末颗粒相互滑动，进入更紧密的堆积构型。
这种重排最小化了在冷压情况下可能持续存在的颗粒间空隙。
建立结构基础
定义样品几何形状
此过程在技术上是一个初步压实阶段。
目标是生产一个具有特定、明确形状的“生坯”（未烧结的预制件）。
如果没有这种热辅助，预制件在从模具中取出时可能会出现回弹或碎裂。
为后续加工做准备
70 °C 处理为后续步骤创建了一个结构基线。
通过在此早期阶段最大化密度，可以确保材料为高温烧结或电弧熔炼等更剧烈的处理提供稳定的基础。
这最大限度地降低了最终致密化过程中结构坍塌或收缩不均的风险。
理解权衡
温度精度
对于这种特定的粘合剂体系，维持温度精确在70 °C 左右至关重要。
过高的热量可能导致树脂过早降解，或使其从粉末中渗出，从而导致预制件变脆。
热量不足将无法软化分散剂，导致内部摩擦大且密度分布不佳。
初步压实的局限性
虽然此过程提高了密度，但并未实现陶瓷复合材料的完全致密化。
这是一个成型步骤，而不是烧结步骤。
用户必须认识到此处获得的机械强度仅足以进行处理和几何定义，不适用于最终应用。
为您的目标做出正确选择
为了优化您的预制件制备，请考虑您的具体加工目标：
- 如果您的主要重点是几何保真度：确保 70 °C 温度在整个模具中均匀分布，以防止在压制阶段出现翘曲或密度梯度。
- 如果您的主要重点是高密度烧结：在达到目标温度之后，优先施加 100 MPa 压力，以最大化颗粒重排效率。
通过控制粘合剂的热状态，您可以将简单的压制操作转化为精密成型工艺，从而确保最终复合材料的完整性。
总结表：
| 工艺参数 | 目的 | 益处 |
|---|---|---|
| 70 °C 温度 | 软化有机粘合剂和分散剂 | 降低摩擦并实现粘合剂流动 |
| 100 MPa 压力 | 强制颗粒重排 | 最小化空隙并增加生坯密度 |
| 预制件成型 | 创建定义的“生坯”几何形状 | 确保烧结的结构稳定性 |
| 粘合剂流变学 | 陶瓷颗粒润滑 | 防止碎裂和“回弹”效应 |
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参考文献
- Zeynab Nasiri, Alireza Abdollahi. Effect of short carbon fiber addition on pressureless densification and mechanical properties of ZrB2–SiC–Csf nanocomposite. DOI: 10.1016/j.ijrmhm.2015.04.005
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
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