在铝/碳化硅复合材料热压中，使用非反应性低熔点润滑剂的主要目的是最小化压实过程中的摩擦。具体来说，这些润滑剂减少了粉末颗粒之间以及粉末与钢模壁之间的阻力，确保材料整体密度均匀，同时又能干净地蒸发，防止污染。
选择一种能减少机械摩擦但又能在加热周期早期蒸发的润滑剂，可以避免密度梯度和残留杂质等常见问题，确保最终复合材料的结构完整性。
实现密度均匀
最小化壁面摩擦
在压制过程中，粉末与钢模接触处会产生显著的摩擦。
如果没有润滑，这种摩擦会产生“拖拽”效应，导致压坯的外层比中心层更致密。非反应性润滑剂可以缓解这种情况，使压力能够均匀地传递到复合材料的整个体积。
增强颗粒重排
铝和碳化硅粉末颗粒之间也存在摩擦。
润滑剂会涂覆在这些颗粒上，使它们更容易相互滑动。这种改善的流动性使得颗粒能够更紧密地排列，这对于在最终烧结阶段之前实现高生坯强度和密度均匀至关重要。
热性能的关键作用
为什么“低熔点”至关重要
精心选择低熔点的助剂是控制污染的战略性决定。
由于这些润滑剂在较低温度下熔化和蒸发，它们会在加热的初始阶段迅速被清除。这确保了它们在复合材料完全固结之前就完全离开系统，防止在材料内部形成残留气孔或空隙。
非反应性的价值
在复合材料加工中，化学纯度至关重要。
使用非反应性润滑剂可确保助剂不与铝或碳化硅基体发生化学反应。这可以防止引入可能降低最终产品机械性能的外部杂质。
理解权衡
平衡润滑与去除
虽然这些润滑剂对于密度至关重要，但它们的去除很大程度上依赖于精确的温度控制。
如果加热速率过快，润滑剂可能会过于剧烈地挥发，从而可能扰乱颗粒排列。反之，如果加热不足以在气孔闭合前完全蒸发润滑剂，捕获的气体会损害材料的密度。
材料兼容性
并非所有润滑剂都适用于所有复合材料。
您必须确保所选的特定润滑剂与所用铝合金真正化学惰性。对于一种材料组合而言“非反应性”的润滑剂，在高温下可能会引发另一种材料的表面不良反应。
为您的目标做出正确选择
为了优化您的热压工艺，请根据您的具体质量指标选择润滑剂：
- 如果您的主要关注点是结构均匀性：优先选择具有高剪切稳定性的润滑剂，以确保在模壁处的摩擦得到最大程度的降低，防止密度梯度。
- 如果您的主要关注点是材料纯度：选择沸点明显低于烧结温度的润滑剂，以确保在气孔闭合前完全蒸发。
成功在于压制过程中有效润滑与加热过程中干净、彻底去除之间的平衡。
总结表：
| 特性 | 在铝/碳化硅热压中的作用 | 对最终复合材料的影响 |
|---|---|---|
| 低摩擦 | 减少粉末与模壁之间的阻力 | 消除密度梯度，提高均匀性 |
| 颗粒流动 | 增强铝和碳化硅颗粒的重排 | 提高生坯强度和压实效率 |
| 低熔点 | 确保加热过程中的早期蒸发 | 防止残留气孔和内部空隙 |
| 非反应性 | 避免与基体发生化学反应 | 保持高化学纯度和机械完整性 |
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参考文献
- Mangambari, Muhammad Syahid. The Effect of Hot Pressing on the Mechanical Properties of Metal Composites (AI/Sic) Result from Metallurgical Processes with Heating Temperature Variations in Bushing Making. DOI: 10.25042/epi-ije.022023.04
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
