为什么使用加热的实验室液压机来处理镁基复合材料？实现最佳机械性能

加热的实验室液压机不仅仅是一个成型工具；它是一个主动的材料微观结构改性仪器。标准液压机通过力来成型材料，而热压机则引入了一个受控的热环境，从根本上改变了镁基体的行为。这种热量和压力的结合降低了金属的变形抗力，从而实现了单独依靠冷机械力无法达到的优越压实和原子级结合。

核心要点 热压机对于高性能复合材料至关重要，因为它协同了热能与机械力。通过降低镁的屈服强度并加速原子扩散，它能够使强化元素偏析到关键界面，从而实现比单独冷压更高的粘附力和机械完整性。

热能在基体改性中的作用

加工镁的主要挑战在于其固有的变形抗力。在压机内加热基体可以显著降低这种抗力。

通过软化镁基体，压机可以在不需要可能损坏复合材料结构的过大机械载荷的情况下，实现更紧密的堆积和在增强颗粒周围的流动。

热量是复合材料中原子运动的催化剂。热压机中的高温促进了原子扩散，即原子从高浓度区域向低浓度区域的移动。

这种扩散是驱动高性能结合所需的化学相互作用的机制，这种结合发生在基体和增强材料之间。

对于高性能复合材料，合金元素的分布至关重要。热压工艺加速了稀土元素，特别是钆 (Gd) 和钇 (Y) 的偏析。

这些元素迁移到镁基体和钛增强材料之间的界面（Mg/Ti 界面）。单独依靠冷机械加工几乎无法有效地实现这种靶向迁移。

加热的最终目标是提高界面的“格里菲斯功”或粘附功。更强的粘附力可以防止复合材料在不同材料相遇处发生失效。

通过促进稀土元素向界面的扩散，热压机创建了一个化学优化的结合，显著增强了复合材料的整体机械性能。

镁和钛的晶格失配约为 8%，这会产生内应力。液压系统提供的持续压力有助于克服由这种失配引起的界面应力。

这种压力促进了稳定、共格界面的形成，镁原子可以在钛原子层上方占据空位，从而确保紧密的机械结合。

需要注意的是，未加热（冷）的高压液压机在粉末冶金中也发挥着作用。它们在降低孔隙率和制造“生坯”（由松散粉末制成的固体形状）方面非常出色。

然而，冷压主要依赖于机械互锁和塑性变形。它缺乏驱动原子扩散和元素偏析所需的热能，而这些对于最大化先进复合材料的界面强度至关重要。

使用加热压机引入了诸如热膨胀以及在不受控制的情况下发生不希望的氧化等变量。它比冷压更复杂，专门用于机械性能至关重要且简单的颗粒堆积不足以满足要求的应用。

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Xiaodong Zhu, Yong Du. Effect of Inherent Mg/Ti Interface Structure on Element Segregation and Bonding Behavior: An Ab Initio Study. DOI: 10.3390/ma18020409

本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .