在此背景下，实验室液压机的主要作用是将松散的掺铌钛酸铋锶（SBTi）粉末转化为一种称为“生坯”的固体、粘结形状。
通过匹配模具施加精确的单轴压力，压机将松散的颗粒压实成具有特定机械强度的圆柱形。这种预成型处理为后续的高压加工步骤（如冷等静压）提供了必要的几何基础。
核心要点 实验室液压机充当SBTi陶瓷的初始结构工具，将无定形粉末转化为结构化、易于处理的预制件。其主要目标不是最终致密化，而是建立能够承受进一步加工所需的初始颗粒排列和结构完整性。
建立物理形态
“生坯”的创建
压机的直接功能是固结松散的SBTi粉末。
使用特定的匹配模具，压机施加力将粉末颗粒压实在一起。这会产生“生坯”—一种能够保持形状但尚未烧结或烧结的压实陶瓷制品。
实现机械稳定性
为了使陶瓷能够承受制造的下一阶段，它必须具有“生坯强度”。
液压机确保圆柱形压坯足够坚固，可以从模具中弹出并进行处理而不会碎裂。这种机械稳定性对于将样品运输到后续工位（如冷等静压机（CIP）或烧结炉）至关重要。
为高性能加工做准备
致密化的基础
主要参考资料强调，这一步骤为“后续高压加工提供了几何基础”。
虽然液压机进行材料压实，但这通常只是预成型阶段。它创建了一个均匀的形状，使先进的设备（如CIP）能够稍后从各个方向施加更高的压力，确保最终陶瓷达到最大密度。
初始颗粒排列
压机决定了粉末颗粒的初始空间分布。
通过压缩粉末，压机迫使颗粒重新排列并相互滑动，从而减小内部孔隙的体积。这建立了一个基线的堆积密度水平，作为陶瓷最终微观结构的蓝图。
理解权衡
单轴压力的限制
标准的实验室液压机施加单轴压力（来自一个轴向的力，通常是自上而下）。
这可能导致生坯内部产生密度梯度，其中粉末在压头附近密度较高，而在中心密度较低。如果后续加工（如CIP）未能解决这些梯度，可能会导致烧结过程中翘曲或收缩不均。
“预制件”的现实
至关重要的是要认识到，此压机的输出很少是最终产品。
与烧结陶瓷相比，生坯仍然是多孔且易碎的。如果仅依赖单轴液压压制而没有进一步的致密化步骤，通常会导致最终密度较低，并且对于SBTi陶瓷等高性能应用而言，材料性能较差。
为您的目标做出正确选择
为了最大限度地提高实验室液压机在您的SBTi工作流程中的有效性，请考虑您的具体加工目标：
- 如果您的主要重点是几何一致性：确保您的匹配模具经过精密加工，以最大程度地减少缺陷，因为压机将这些形状固定在生坯中。
- 如果您的主要重点是高密度：将液压机仅视为预成型工具，以创建稳定的形状，并依靠后续的冷等静压（CIP）来实现均匀的高密度。
- 如果您的主要重点是工艺效率：优化单轴压力设置，以获得足够的生坯强度以进行处理，避免施加过大的压力而可能导致层压裂纹。
最终，实验室液压机提供了从原材料、松散粉末到高性能、致密化陶瓷部件的基本物理桥梁。
总结表：
| 工艺阶段 | 液压机的功能 | 对SBTi陶瓷的影响 |
|---|---|---|
| 粉末固结 | 在匹配模具中单轴压实 | 将松散粉末转化为粘结的“生坯” |
| 结构完整性 | 施加精确的机械力 | 提供用于处理和运输的“生坯强度” |
| 几何预成型 | 建立圆柱形/定义的形状 | 为后续CIP创建结构基础 |
| 微观结构 | 初始颗粒重排 | 减小内部孔隙并建立基线堆积密度 |
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参考文献
- Roshan Jose, Venkata Saravanan K. Investigation into defect chemistry and relaxation processes in niobium doped and undoped SrBi<sub>4</sub>Ti<sub>4</sub>O<sub>15</sub>using impedance spectroscopy. DOI: 10.1039/c8ra06621c
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
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