添加冷等静压（CIP）是制造MgTi2O5/MgTiO3生坯的关键质量保证措施。虽然初始模压成型定义了几何形状，但CIP通过液体介质施加超高、各向同性的压力（通常约为200 MPa），以消除内部密度梯度，确保部件在高温烧结过程中不会开裂或变形。
核心要点 初始模压成型可以塑造零件，但会产生不均匀的内部应力；CIP通过同时从各个方向施加压力来解决这个问题。“二次压实”使生坯的密度均匀化，确保在烧制过程中收缩均匀和机械可靠性。
问题：单轴压制的局限性
密度梯度的产生
当使用标准模压（单轴压制）成型生坯时，压力仅从一个或两个方向施加。粉末与模具壁之间的摩擦会产生密度梯度，即零件的某些区域被紧密压实，而其他区域则保持松散压实。
内部应力集中
这些梯度会导致生坯内部产生“储存”的内部应力。如果不对其进行处理，这些应力将成为薄弱点，一旦材料受到热量作用，就可能导致灾难性失效。
解决方案：冷等静压的力学原理
各向同性压力施加
CIP将预成型的生坯浸入液体介质中以传递压力。与刚性模具不同，液体从所有方向（各向同性地）平等地将压力施加到物体的整个表面。
颗粒重排
在超高压（例如200 MPa）下，粉末颗粒被迫重新排列。这消除了在初始成型过程中被“桥接”的大孔隙和空隙，从而实现了更紧密的颗粒排列。
减少对粘合剂的依赖
主要参考资料指出了一项特定优势：CIP确保粉末颗粒之间无需粘合剂即可紧密接触。通过依赖高压驱动的机械互锁而非化学粘合，可以保持陶瓷成分的纯度和完整性。
对烧结和可靠性的影响
确保均匀收缩
添加CIP的最终目标是在高温烧结过程中保持完整性。由于整个坯体的密度现在是均匀的，材料在所有方向上以恒定的速率收缩。
防止变形和开裂
当密度不均匀时，零件在差异收缩时会翘曲或开裂。通过事先消除密度梯度，CIP有效地防止变形和开裂，保证最终结构的机械可靠性，无论其最终目的是致密的实体还是多孔陶瓷。
理解权衡
CIP不是成型工艺
重要的是要理解，CIP严格来说是一个致密化过程，而不是一个成型过程。它本身无法创建复杂的几何形状或锐利的特征；它只是均匀地收缩初始模压提供的形状。
两步法的必要性
对于复杂零件，您不能直接跳过模压成型而直接进行CIP。CIP需要一个预先形成的“生坯”形状来作用。因此，这是一个增加总循环时间的附加工艺步骤，但对于结构完整性不可协商的零件是必需的。
为您的目标做出正确选择
在决定如何配置MgTi2O5/MgTiO3的成型工艺时，请考虑您的具体性能要求：
- 如果您的主要关注点是几何复杂性：在初始模具设计上投入大量精力，但要明白，没有CIP，复杂特征在烧制过程中极易发生翘曲。
- 如果您的主要关注点是机械可靠性：您必须包含CIP步骤（200 MPa）以消除导致结构缺陷的内部密度梯度。
- 如果您的主要关注点是无粘合剂纯度：利用CIP通过颗粒互锁实现高生坯强度，最大限度地减少需要以后烧掉的有机粘合剂。
通过均衡内部压力，CIP将脆弱、不均匀的生坯转化为适合成功烧结的坚固结构。
总结表：
| 特征 | 单轴模压 | 冷等静压（CIP） |
|---|---|---|
| 压力方向 | 一个或两个方向（单轴） | 各向同性（从各面均匀施加） |
| 密度分布 | 产生密度梯度/不均匀性 | 使密度均匀化并消除空隙 |
| 主要功能 | 塑造零件的几何形状 | 使生坯致密化并稳定化 |
| 内部应力 | 应力集中的风险较高 | 通过均匀压实缓解应力 |
| 烧结结果 | 易发生翘曲和开裂 | 确保均匀收缩和可靠性 |
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参考文献
- Yoshikazu Suzuki, Masafumi Morimoto. Porous MgTi2O5/MgTiO3 composites with narrow pore-size distribution: in situ processing and pore structure analysis. DOI: 10.2109/jcersj2.118.819
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
