热压 (HP) 在二硼化钛 (TiB2) 方面从根本上优于无压烧结，因为它同时施加机械力和热能。
无压烧结依靠极高的温度来诱导颗粒结合，而热压炉则利用单轴压制系统（通常为 20–50 MPa）在加热时将陶瓷颗粒物理地压在一起。这克服了材料固有的致密化阻力，使您能够在不产生纯热烧结相关的微观结构退化的前提下，实现接近理论密度的密度。
核心要点 由于自扩散系数低，二硼化钛需要大量的能量才能烧结。热压提供了一种机械捷径：它将热量与直接压力相结合，在较低的温度下消除孔隙，从而获得无压方法难以实现的致密、细晶粒微观结构。
克服材料阻力
扩散挑战
二硼化钛的特点是扩散系数低。这意味着材料中的原子很难移动和结合，而这是烧结的基本机制。
机械解决方案
在无压烧结中，您只能依靠热量来促进这种运动，通常需要过高的温度。
热压将单轴机械力直接施加到样品上。这种物理压力补偿了原子迁移率的不足，迫使颗粒重新排列并闭合仅靠热量不易消除的孔隙。
温度和微观结构控制
较低的烧结温度
由于机械压力有助于致密化，因此 HP 炉可以在比无压烧结低得多的温度下运行。
外部压力增加了烧结过程的驱动力，降低了达到完全密度所需的热能。
抑制异常晶粒生长
高温是陶瓷结构完整性的敌人。在无压烧结中，达到密度所需的高温通常会引发异常晶粒生长，导致形成大而脆的晶粒。
通过在较低的温度下致密化，热压有效地抑制了这种晶粒生长。这保留了细晶粒微观结构，这直接关系到硬度和断裂韧性等力学性能的提高。
比较工作流程
无压工作流程
无压烧结是一个需要高初始力的两步过程。您必须首先使用实验室压机在非常高的压力（100 至 400 MPa）下创建“生坯”。
只有在冷压之后，才能将物体移至炉中进行高温烧结。
热压优势
热压使用明显较低的压力（20 至 50 MPa）即可获得更致密的产品。
由于压力是在材料处于高温且更具延展性时施加的，因此该过程比冷压后加热更有效地消除孔隙。
理解权衡
几何限制
虽然热压提供了优异的密度，但单轴压制系统限制了几何形状。力在一个方向上施加，通常仅限于板、盘或圆柱体等简单形状。
吞吐量限制
热压通常是一种批次过程，其中模具（压模）与样品一起加热和冷却。这通常比无压烧结慢，且每件成本更高，而无压烧结可以同时处理多个生坯。
为您的目标做出正确选择
要确定热压炉的技术优势是否符合您的项目需求，请考虑以下几点：
- 如果您的主要重点是最大密度和硬度：热压是必不可少的。同时的热量和压力是克服 TiB2 低扩散性并实现接近理论密度唯一可靠的方法。
- 如果您的主要重点是微观结构完整性：热压是更优的选择。它允许您在较低的温度下致密材料，保留细晶粒尺寸，并防止晶粒粗化引起的脆性。
- 如果您的主要重点是复杂几何形状：可能需要无压烧结。但是，请准备使用烧结添加剂或接受较低的密度，因为热压无法适应复杂的三维形状。
热压将烧结 TiB2 的困难挑战转化为可控过程，用几何自由度换取优异的材料性能。
总结表：
| 特征 | 热压 (HP) | 无压烧结 |
|---|---|---|
| 致密化机制 | 同时加热 + 单轴压力 | 仅热能（加热） |
| 烧结温度 | 较低（降低热应力） | 非常高（扩散所需） |
| 晶粒结构 | 细晶粒（抑制生长） | 粗大（易异常生长） |
| 施加压力 | 20–50 MPa（加热期间） | 100–400 MPa（冷预压） |
| 最终密度 | 接近理论值 | 较低（残余孔隙） |
| 形状复杂度 | 简单（板、盘、圆柱体） | 高（复杂三维几何形状） |
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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 .
