实验室液压机是制造 Ti6Al4V/TiB 复合材料的主要致密化工具。通过施加高达 600 MPa 的特定高压载荷，它将松散的混合粉末转化为称为“生坯”的固体、粘结结构，从而建立后续加工所需的物理完整性。
压机的首要功能是诱导塑性变形和颗粒重排，显著减少孔隙，从而为后续高温真空烧结过程中的原子扩散奠定高密度基础。
压实机制
诱导塑性变形
当液压机施加高达 600 MPa 的载荷时，Ti6Al4V 和 TiB 粉末颗粒会发生显著的物理变化。
强大的压力迫使金属颗粒发生塑性变形。这意味着它们会永久改变形状以适应应力，相互压扁以形成固体块。
颗粒重排
在颗粒变形之前，压力会迫使它们相互移动和滑动。
这种重排消除了松散粉末颗粒之间的大间隙。它确保混合物在模具内尽可能高效地填充。
实现结构完整性
创建“生坯”
液压压制阶段的直接产物是形成“生坯”。
这是一个压实的物体，即使尚未烧结，也具有足够的强度来保持其形状并方便处理。它允许复合材料在不散架的情况下从模具转移到炉中。
减少孔隙
压机的一个关键作用是机械消除颗粒之间的孔隙（气穴）。
通过压缩材料，压机大大降低了样品的孔隙率。这导致“高相对密度”，这是确定最终复合材料质量的关键指标。
为烧结做准备
原子扩散的基础
压制阶段不会化学熔合材料；相反，它建立了后续熔合所需的物理接触。
为了使后续的高温真空烧结生效，颗粒必须紧密接触。液压机确保这些接触点的存在，从而在加热时使原子能够有效地跨越颗粒边界扩散。
提高致密度
液压机所做的工作直接影响最终产品的致密度。
通过预先最大化颗粒之间的接触面积，压机有助于在加热阶段实现更快、更完整的致密化。
理解权衡
压力大小的重要性
对于 Ti6Al4V/TiB 复合材料，施加足够的压力是必不可少的。
如果压力低于 600 MPa 的阈值，生坯可能会保留过多的孔隙。这会导致结构完整性差，并在最终烧结部件中表现不佳。
均匀性挑战
虽然压机施加高载荷，但根据模具几何形状，实现完全均匀的密度可能具有挑战性。
在单轴压制（单向施压）中，与模具壁的摩擦有时会在生坯内部产生密度梯度。这强调了精确控制载荷的必要性。
根据您的目标做出正确的选择
为了优化您的 Ti6Al4V/TiB 复合材料制造工艺，请根据您的具体目标考虑以下几点：
- 如果您的主要关注点是最大的机械强度：确保您的液压机能够持续提供高达 600 MPa 的载荷，以最大化塑性变形。
- 如果您的主要关注点是烧结效率：在压制阶段优先减少孔隙，以在颗粒之间建立尽可能紧密的物理接触。
液压机不仅仅是一个成型工具；它是实现高质量化学烧结的机械先决条件。
总结表：
| 制造阶段 | 液压机的首要功能 | 对 Ti6Al4V/TiB 复合材料的影响 |
|---|---|---|
| 压实 | 高压载荷（高达 600 MPa） | 诱导塑性变形和颗粒重排。 |
| 生坯形成 | 机械致密化 | 在烧结前形成便于处理的结构完整性。 |
| 孔隙率控制 | 消除孔隙 | 大大减少气穴，实现高相对密度。 |
| 烧结准备 | 最大化颗粒接触 | 为有效的原子扩散奠定物理基础。 |
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参考文献
- Yuchao Song, Xiaofeng Xu. Comparative Study of Microstructure and Characteristics of Ti6Al4V/TiB Composites Manufactured with Various Powder Metallurgy Approaches. DOI: 10.15407/mfint.44.02.0211
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
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