热挤压机是铝-碳纳米纤维 (Al-CNF) 复合材料制造中最终的固结工具。它通过施加高吨位和精确的温度控制，将预热的预制件强制通过模具，将松散的粉末结构转化为具有优化机械性能的实心、致密棒材。
核心要点 热挤压机不仅仅是塑造材料；它从根本上改变了材料的微观结构。通过施加强烈的剪切变形力，它消除了孔隙率（致密化），并迫使碳纳米纤维沿特定方向排列，从而释放出材料卓越的机械性能。
转变机制
剪切力的应用
挤压机的主要功能是产生剪切变形力。
通过将材料强制通过具有特定挤压比的模具，挤压机使铝和纳米纤维承受强烈的内部摩擦和压力。
基体的致密化
挤压前，材料以“预制件”形式存在——本质上是带有内部空隙的压实粉末。
热挤压机消除这些空隙，实现铝基体的完全致密化。这会将部件从松散的聚集体转变为实心的结构棒材。
定向排列
也许挤压机最关键的作用是增强材料的取向。
金属流过模具会物理性地旋转和拖动碳纳米纤维。这促进了沿挤压路径的定向排列，确保纳米纤维的取向能够沿棒材方向提供最大程度的增强。
理解工艺依赖性
预热的必要性
挤压机与热管理协同工作。
Al-CNF 预制件在进入挤压机之前必须预热。然后，设备在行程中保持精确的温度控制，以确保铝足够塑性以流动而不开裂，但又足够坚固以传递剪切力。
预制件质量整合
虽然热挤压机最终完成材料的加工，但它依赖于粉末冶金的早期阶段。
正如更广泛的复合材料研究中所指出的，通常首先使用单独的液压机来创建“绿色”（压实的粉末）预制件。然后，热挤压机采用这种半固态形状，制造最终的、完全致密的复合材料。
为您的目标做出正确选择
为了最大化热挤压机在 Al-CNF 复合材料中的优势，请考虑您的具体性能目标：
- 如果您的主要关注点是结构完整性：确保挤压机能够提供足够的吨位来实现 100% 致密化，消除导致失效的微观孔隙。
- 如果您的主要关注点是定向强度：选择一个经过专门计算的模具和挤压比，以最大化碳纳米纤维的纵向排列。
最终，热挤压机是将原材料潜力转化为通过热量、压力和剪切实现的机械性能的桥梁。
总结表：
| 机制 | 对 Al-CNF 复合材料的影响 |
|---|---|
| 剪切变形 | 分解粉末团块并产生内部摩擦以实现结合 |
| 致密化 | 消除孔隙率，将松散的预制件转化为实心的结构棒材 |
| 定向排列 | 沿挤压路径排列纳米纤维以实现最大增强 |
| 热管理 | 控制塑性，使金属能够流动而不发生材料开裂 |
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参考文献
- D.-H. Kim, Seung-Taek Lim. Hardness and Microstructure of Mixed Al-CNF Powder Extrusion. DOI: 10.1515/amm-2017-0190
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
