在二硼化钛 (TiB2) 的无压烧结流程中，实验室压力机是关键的“成型”工具，完全在加热阶段开始之前使用。其具体功能是对均匀混合的 TiB2 粉末和添加剂进行干压，利用100 至 400 MPa 的高压，将松散的颗粒转化为称为“生坯”的固体成型件。
核心要点 实验室压力机提供必要的机械力，将松散的 TiB2 粉末转化为结构稳定的“生坯”。通过在冷态下消除气孔并最大化颗粒接触密度，它为材料在后续高温无外加压力烧结过程中成功致密化奠定了物理基础。
生坯形成的力学原理
压实与排气
实验室压力机在此流程中的主要目标是物理压实。松散的 TiB2 粉末含有大量空气，颗粒之间的距离很大。
压力机将颗粒压在一起，机械地咬合它们并排出截留的空气。孔隙率的降低至关重要；如果没有它，材料在烧结过程中会坍塌或开裂。
“生坯”的形成
压力机的输出是“生坯”。这是一个已成型但尚未烧结（煅烧）的陶瓷体。
虽然它缺乏陶瓷最终的硬度，但生坯必须具有足够的结构强度，以便能够处理、移动并装入炉中而不会碎裂。压力机确保生坯保持最终应用所需的特定几何形状。
压力参数
对于 TiB2 的无压烧结，其压力要求远高于热压工艺的压力要求。
实验室压力机必须提供100 至 400 MPa 的压力。由于在加热阶段期间没有施加外部压力，因此初始冷压必须足够高，以最大化材料的起始堆积密度。
理解权衡
高压与弹性恢复
虽然高压对于提高密度至关重要，但过高的压力可能导致“弹性恢复”或回弹。
当压力释放时，压实的粉末可能会略微膨胀。如果由于过度压制导致内部应力过高，这种膨胀会导致生坯出现层状或微裂纹，这将在烧结过程中成为灾难性的失效。
无压烧结与热压
区分压力机在此处的作用与热压 (HP) 至关重要。
在无压烧结 (PS) 中，压力机是室温下使用的预处理工具。它需要高力（100-400 MPa）来补偿加热过程中缺乏压力。
在热压 (HP) 中，压力机与热量同时作用。这需要低得多的压力（通常为 20-50 MPa），因为热量会软化材料，使其更容易致密化。切勿混淆这两种不同工艺的运行参数。
为您的目标做出正确选择
如何将其应用于您的项目
- 如果您的主要重点是最大化生坯密度：确保您的实验室压力机能够承受压力范围的上限（接近 400 MPa），以在炉子循环开始前最小化颗粒间距。
- 如果您的主要重点是缺陷预防：监测生坯是否有层状裂纹；如果在压制后立即出现裂纹，请降低峰值压力或调整粘结剂添加剂，而不是强行施加更高的载荷。
- 如果您的主要重点是复杂成型：依靠实验室压力机和定制模具来定义现在的几何形状，因为无压烧结会保持在此压制阶段形成的形状。
实验室压力机决定了您的 TiB2 陶瓷的初始密度，为最终烧结产品的质量设定了绝对上限。
总结表：
| 特征 | 无压烧结（冷压） | 热压 (HP) |
|---|---|---|
| 时间 | 预加热阶段（预处理） | 与加热同时进行 |
| 压力范围 | 100 - 400 MPa | 20 - 50 MPa |
| 主要目标 | 最大化生坯密度和形状 | 实时致密化和结合 |
| 输出状态 | 生坯（未烧结） | 最终致密陶瓷 |
| 处理 | 需要高结构稳定性 | 在加热过程中在模具内成型 |
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参考文献
- Xinran Lv, Gang Yu. Review on the Development of Titanium Diboride Ceramics. DOI: 10.21926/rpm.2402009
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
