高温箱式炉的主要功能是在约 700°C 下处理合成的羟基磷灰石粉末，以消除水分并优化颗粒力学。此煅烧步骤可去除吸附水和结构水，同时改变粉末颗粒的表面纹理，为物理变形做准备。
煅烧对于无粘合剂挤出至关重要，因为它能显著降低颗粒间的摩擦。通过使颗粒表面光滑，该过程确保粉末具有必要的流动性，能够通过挤出模具，而无需化学粘合剂。
水分去除的力学原理
去除吸附水
粗制、合成的羟基磷灰石粉末自然会在其表面吸附水分。
箱式炉的高温环境可将这种物理吸附的水分蒸发掉。这可以防止在后续高压加工步骤中产生蒸汽或空隙。
去除结构水
除了表面水分，水分子还可能被困在材料的晶格中。
在 700°C 下煅烧可有效去除这种结构水。这会形成更稳定、无水形式的化学结构，适用于高性能应用。
改变颗粒相互作用
促进局部重结晶
炉子提供的热能会触发粉末颗粒上的局部重结晶。
这种微观重组可以组织晶粒结构。它为材料承受挤出应力做准备。
使颗粒表面光滑
随着重结晶的发生，粉末的物理纹理会发生变化。
该过程使单个颗粒的表面光滑。表面粗糙度的降低是改变颗粒之间相互作用方式的关键因素。
实现无粘合剂挤出
降低颗粒间摩擦
要实现无粘合剂挤出，颗粒之间不能相互锁定。
煅烧的光滑效果显著降低了颗粒间的摩擦。这使得它们能够自由地相互滑动，而不是相互研磨或咬合。
提高粉末流动性
这种热处理的最终目标是提高流动性。
通过确保颗粒易于滑动，粉末在压力下表现得更像流体。这是火花等离子挤压 (SPE) 系统中成功实现无粘合剂挤出的严格要求。
理解权衡
跳过煅烧的风险
尝试使用粗制、未煅烧的粉末进行挤出通常会导致机械故障。
高颗粒间摩擦会导致流动特性差。这会导致粉末在模具中卡住，而不是平稳地挤出。
密度和下游加工
虽然煅烧可以改善流动性，但必须与后续步骤中对密度的需求相平衡。
煅烧后的粉末随后使用液压机压制成“生坯”。如果粉末由于煅烧而流动良好，则有助于实现火花等离子烧结过程中稳定电流路径所需的均匀密度。
为您的工艺做出正确选择
如果您的主要关注点是无粘合剂挤出： 确保您的煅烧温度达到约 700°C，以最大程度地实现表面光滑和颗粒滑动。
如果您的主要关注点是生坯均匀性： 优先去除结构水，以防止材料在高负载（例如 9.5 MPa）下压缩时出现缺陷。
煅烧不仅仅是干燥步骤；它是一个决定材料流动行为的机械调理过程。
总结表：
| 工艺目标 | 机制 | 关键优势 |
|---|---|---|
| 去除水分 | 消除吸附/结构水 | 防止空隙和蒸汽缺陷 |
| 表面光滑 | 局部重结晶 | 降低颗粒间摩擦 |
| 流动优化 | 提高粉末流动性 | 实现无卡滞的无粘合剂挤出 |
| 生坯准备 | 一致的颗粒纹理 | 均匀密度，用于稳定烧结 |
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参考文献
- S.D. De la Torre, Ladislav Čelko. Spark plasma extrusion of binder free hydroxyapatite powder. DOI: 10.1515/ntrev-2022-0131
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
