柔性橡胶模具是传递静水压力的关键界面，用于 Ti-6Al-4V 合金粉末的等静压过程。它们主要用于能够对粉末施加均匀、全向的力，确保材料从各个方向均匀致密化，而不是仅从一个方向。
核心要点 使用柔性橡胶模具可以让液体压力从各个方向均匀地压缩金属粉末。这消除了刚性模塑中常见的内部密度不均问题，直接防止了后续烧结过程中出现的翘曲或开裂等结构性失效。
均匀致密化的力学原理
全向压力的作用
在等静压中，“等静”一词指的是从各个方向施加相等的压力。
柔性橡胶模具在此至关重要，因为它们充当柔韧的膜。它们将周围液体介质的压力直接传递给 Ti-6Al-4V 粉末，而不抵抗力的作用，从而使颗粒在所有方向上同步重排和压缩。
消除密度梯度
传统的刚性模具通常会产生“密度梯度”—即粉末在某些点紧密堆积，而在另一些点则松散。
这种不均匀性通常源于粉末与刚性模壁之间的摩擦。橡胶模具有效地消除了这个问题。由于模具在压缩过程中与粉末一起移动，因此没有模壁摩擦阻碍力的传递，从而产生均匀的内部结构。
实现同步致密化
当通过橡胶模具施加压力时，Ti-6Al-4V 粉末会经历“同步致密化”。
这意味着生坯的整个体积以相同的速率收缩。这种均匀性对于制造具有足够机械强度的生坯至关重要，以便在不发生变形的情况下进行处理和弹出。
对烧结和最终质量的影响
防止翘曲和开裂
最终合金的质量在很大程度上取决于进入炉前的生坯的均匀性。
如果生坯密度不均匀，在烧结过程中会收缩不均。通过使用橡胶模具确保前期密度一致，可以显著降低材料加热时出现翘曲、分层缺陷或开裂的风险。
增强几何稳定性
均匀致密的生坯在几何上是稳定的。
这种稳定性对于确保最终组件在真空电弧熔炼或烧结后保持其预定形状至关重要。橡胶模具确保了基础——生坯——没有导致变形的内部应力。
理解权衡
精度与均匀性
虽然柔性橡胶模具在密度均匀性方面表现出色，但它们在机械上与高精度刚性压机不同。
刚性模具（常用于制造齿轮或复杂形状）依靠固定的冲头来严格定义尺寸。柔性模具提供卓越的内部结构完整性，但依赖液体压力进行成型，这优先考虑材料性能而非微米级的几何限制。
为您的目标做出正确选择
为了最大限度地提高 Ti-6Al-4V 组件的质量，请将您的工具选择与您的主要制造目标相匹配。
- 如果您的主要关注点是内部结构完整性：优先使用等静压柔性橡胶模具，以消除密度梯度并防止内部缺陷。
- 如果您的主要关注点是防止烧结失败：使用柔性模具确保均匀收缩，从而直接降低热处理过程中开裂或翘曲的风险。
- 如果您的主要关注点是复杂的几何处理：确保生坯通过足够的压力（例如，CIP 中的 1000 MPa）获得足够的机械强度，以承受弹出而不变形。
最终，柔性橡胶模具是等静压的标准，因为它们将外部液压转化为内部材料一致性。
总结表：
| 特性 | 柔性橡胶模具（等静压） | 刚性钢模（传统） |
|---|---|---|
| 压力方向 | 全向（360°） | 单轴或双轴 |
| 密度梯度 | 几乎消除 | 高（由于模壁摩擦） |
| 收缩控制 | 均匀同步收缩 | 不均匀；易翘曲 |
| 内部质量 | 高结构完整性 | 存在分层和开裂风险 |
| 最佳应用 | 结构合金和电池研究 | 高精度成品形状 |
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参考文献
- Jae‐Min Oh, Jae‐Won Lim. Sintering Properties of Ti–6Al–4V Alloys Prepared Using Ti/TiH<sub>2</sub> Powders. DOI: 10.2320/matertrans.m2012304
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
