冷等静压（CIP）至关重要，因为它对钛粉和造孔剂混合物施加高而全向的压力，确保了传统单向压制无法实现的均匀密度分布。这种均匀性产生了坚固的“生坯”，能够在关键的盐浸和烧结阶段保持其结构完整性。
通过消除由模壁摩擦引起的内部密度梯度，CIP确保钛颗粒有效地围绕造孔剂锁定。这保证了在随后去除造孔剂时，多孔结构不会坍塌或破裂。
均匀压力的关键作用
消除密度梯度
标准的刚性模压制会在模壁处产生摩擦，导致零件内部密度不均匀。CIP使用液体介质从所有方向同时施加压力。这完全消除了模壁摩擦，从而在整个钛压坯中实现了出色的微观结构均匀性。
提高生坯强度
CIP使用的高压（通常达到350 MPa的水平）迫使钛粉颗粒紧密接触。这形成了一个具有高机械强度的“生坯”。在造孔剂法中，高生坯强度是必不可少的，因为在造孔材料被溶解或烧掉时，零件必须保持完整。
促进塑性变形
强烈的各向同性压力促使钛颗粒发生塑性变形和重排。这最大化了颗粒之间的接触面积。增加的接触面积是形成牢固结构键的前提。
对烧结和最终性能的影响
促进强大的烧结颈
CIP过程中实现的紧密颗粒接触有利于在加热过程中形成“烧结颈”。较大的初始接触面积导致更有效的扩散。最终产品的抗拉强度和密度得到显著提高。
控制材料特性
制造商可以通过调整CIP压力来精细调整多孔钛的机械性能。补充数据表明，在20 MPa至90 MPa之间改变压力可以精确控制孔隙率和杨氏模量。这种灵活性对于将植入物调整为与人体骨骼的刚度相匹配至关重要。
确保均匀收缩
由于生坯的密度是均匀的，高温烧结过程中发生的收缩也是均匀的。这使得能够生产出接近理论密度和预期几何形状的复杂形状和大体积零件。
理解权衡
压力-孔隙率平衡
虽然较高的压力可以提高强度，但过高的压力可能会无意中降低所需的孔隙率或使较软的造孔剂变形。在施加足够的压力以确保结构完整性与施加过多的压力（可能会损害应用所需的开孔结构）之间存在微妙的平衡。
设备复杂性
CIP使用液体介质和柔性模具，这比干压引入了更多的工艺变量。管理液压介质并确保柔性模具正确密封以防止钛粉污染需要精确的工艺控制。
为您的目标做出正确选择
冷等静压的应用并非“一刀切”的操作；它需要根据您的具体工程要求进行校准。
- 如果您的主要关注点是最大结构完整性：使用较高的压力设置（例如，接近350 MPa）以最大化生坯强度，并确保骨架能够承受剧烈的浸出过程。
- 如果您的主要关注点是匹配骨骼刚度（杨氏模量）：在较低的压力范围（20-90 MPa）内操作，以保持较高的孔隙率，从而降低模量，防止植入物的应力屏蔽。
通过在去除造孔剂之前稳定生坯，CIP作为使生产高质量多孔钛成为可能的基础步骤。
总结表：
| 特征 | 对多孔钛生产的影响 |
|---|---|
| 压力分布 | 全向（各向同性）压力消除了模壁摩擦。 |
| 生坯强度 | 高生坯强度可防止在盐浸/烧结过程中坍塌。 |
| 微观结构 | 均匀的颗粒接触促进形成牢固的烧结颈。 |
| 性能控制 | 可调压力（20–350 MPa）可调整杨氏模量。 |
| 尺寸精度 | 均匀的密度导致加热过程中可预测的均匀收缩。 |
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参考文献
- Nihan Tunçer, Hans Peter Buchkremer. Study of metal injection molding of highly porous titanium by physical modeling and direct experiments. DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2014.02.016
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
