铝合金粉末压制中的润滑剂起着至关重要的双重作用：在压制循环期间促进机械致密化，并在烧结过程中定义最终材料结构。它们主要通过减少颗粒间的摩擦来实现更紧密的堆积，随后在烧结过程中分解产生可控的内部孔隙。
核心要点 润滑剂既是加工助剂，也是结构工程工具。它们对于在成型阶段实现均匀密度和保护模具至关重要，而其在烧结过程中的去除是调节最终铝制品特定孔隙率和孔径的主要机制。
致密化的力学原理
减少颗粒间摩擦
在初始压制阶段，实现高密度的主要障碍是单个铝粉颗粒之间的摩擦。
润滑剂会包裹这些颗粒，显著降低这种阻力。
这种降低允许颗粒相互滑动，从而促进颗粒重排，并确保粉末尽可能紧密地堆积在一起。
改善压力传递
摩擦不仅存在于颗粒之间；它也存在于粉末与模具壁之间。
高壁面摩擦会导致压力在穿过粉末柱时下降，从而导致零件密度不均匀（梯度）。
通过减轻这种侧壁摩擦，润滑剂可确保压力有效地传递到整个压坯中，从而实现从顶部到底部的均匀密度。
材料结构的工程设计
通过分解产生孔隙
压制阶段完成后，润滑剂的作用会发生巨大变化。
在烧结（加热）过程中，润滑剂会热分解并从压实的金属中逸出。
当润滑剂离开材料时，它会留下空白区域，有效地在铝合金结构中产生内部孔隙。
调节孔隙率水平
这种孔隙的产生并非偶然；它是一个可控参数。
通过调整混入粉末的润滑剂的添加比例，制造商可以精确调节最终产品中孔隙的体积和尺寸。
这使得能够完全基于润滑剂的用量来设计特定的材料特性，例如减重或渗透性。
理解权衡
平衡密度与孔隙率
润滑剂在压制和烧结行为之间存在固有的权衡。
虽然润滑剂通过帮助颗粒堆积来提高生坯密度，但润滑剂本身会占据压坯内的体积。
由于烧结后该体积会变成空隙（孔隙），因此为了减少摩擦而添加过量的润滑剂，如果高孔隙率不是设计目标，可能会无意中降低烧结零件的最终密度和强度。
为您的目标做出正确选择
选择正确的润滑策略取决于您是优先考虑结构完整性还是制造效率。
- 如果您的主要重点是控制孔隙率：增加润滑剂的添加比例，在烧结分解阶段产生更大、更频繁的空隙。
- 如果您的主要重点是模具寿命：优先将饱和润滑剂直接涂抹在模具壁和冲头上，以形成强大的保护膜，防止高压磨损。
- 如果您的主要重点是均匀密度：确保润滑剂能够减少颗粒间和壁面摩擦，以防止密度梯度和表面开裂。
铝合金粉末压制成功的关键在于优化润滑剂比例，以实现尽可能高的生坯密度，同时保留足够的体积来设计所需的最终孔隙结构。
总结表：
| 功能类别 | 主要机制 | 对最终产品的好处 |
|---|---|---|
| 致密化 | 减少颗粒和壁面摩擦 | 实现均匀密度和有效的压力传递 |
| 结构控制 | 烧结过程中的热分解 | 调节内部孔隙率水平和孔径 |
| 模具保护 | 在模具上形成薄膜屏障 | 延长模具使用寿命并防止材料粘着 |
| 质量保证 | 降低脱模阻力 | 防止在顶出过程中开裂、划伤和分层 |
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参考文献
- Avijit Sinha, Zoheir Farhat. Reciprocating Wear Behavior of Al Alloys: Effect of Porosity and Normal Load. DOI: 10.15344/2455-2372/2015/117
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
