工业液压机在铝碳化硅粉末冶金中的作用：实现高密度复合材料成型

在铝-碳化硅（Al-SiC）复合材料的粉末冶金成型过程中，工业液压机和刚性模具起着关键的成型和致密化作用。通过施加数百兆帕的单向压力，这些工具迫使铝基体发生塑性变形，将松散的混合粉末转化为固态烧结所需的、具有几何形状的粘结的“生坯”。

核心要点 液压机和刚性模具不仅仅是塑造材料；它们通过巨大的机械力物理改变铝粉。这个过程产生了必要的颗粒间接触点和初始密度（“生坯强度”），使复合材料能够承受搬运并在随后的高温烧结过程中成功结合。

压实机理

工业液压机负责产生和传递巨大的机械力，通常达到数百兆帕。

这种力通过单向压制工艺施加，意味着压力是轴向（从上到下）施加的。这驱动了原材料向统一质量的固结。

主要的物理变化发生在铝粉颗粒上。在巨大的压力下，铝发生塑性变形。

由于碳化硅（SiC）增强颗粒非常坚硬，较软的铝颗粒必须变形并围绕它们流动。这种作用填充了坚硬的 SiC 颗粒之间的微观间隙（孔隙），有效地排除了空气并增加了混合物的密度。

这种压实的结果是形成了一个生坯。这是一个半固态物体，仅通过颗粒间的机械互锁和摩擦（没有化学键合）来保持其形状。

这种“生坯强度”至关重要。它形成了一个具有足够结构完整性的实体，能够从模具中弹出并在转移到烧结炉过程中进行处理而不会碎裂。

虽然压机提供力，但刚性模具定义了边界。它们限制了粉末混合物，迫使其呈现出特定的、预先确定的几何形状。

模具必须由高强度材料制成，以承受压实过程中产生的向外径向压力。

如果模具在负载下发生任何轻微变形，传递到粉末的压力将变得效率低下，导致最终复合材料的密度降低和尺寸不准确。

模具提供的限制确保了粉末颗粒达到紧密的空间排列。

这种接近度是固态烧结的必要先决条件。为了有效进行烧结，铝和 SiC 颗粒必须物理接触；模具和压机确保在施加热量之前就建立了这些接触点。

由于压力是单向施加的（从一端），粉末与刚性模具壁之间的摩擦可能导致压力分布不均。

这可能导致密度梯度，即压坯在压头附近密度较高，远离压头处密度较低。这种变化会影响最终机械性能的均匀性。

模具需要承受数百兆帕的压力，这意味着高昂的制造成本和潜在的磨损问题。

随着时间的推移，SiC 颗粒的磨蚀性以及高压会使模具表面退化，可能影响样品的平整度和边缘质量，而这些对于准确的机械评估至关重要。

为了最大限度地提高 Al-SiC 复合材料成型工艺的有效性，请根据您的具体目标调整您的方法：

成型阶段不仅仅是关于成型；它是决定复合材料内部结构和最终性能的基础步骤。