高温真空脱气是一个不可或缺的净化步骤。其主要功能是严格消除残留在混合颗粒间隙中的空气，并去除吸附在粉末表面的水分。如果在加工前不清除这些污染物，它们将永久地被困在材料结构中。
在高压应用前去除挥发性污染物，可以防止封闭气孔的形成。未能进行脱气会导致内部“孔洞缺陷”，从而破坏材料的密度和机械强度。
缺陷预防的机制
消除颗粒间的空气
在任何粉末混合物中，颗粒间的物理间隙中都存在大量的空气。
如果这些残留空气没有被抽出，它们会在基体中形成抵抗区域。
去除吸附的水分
金属粉末会自然地吸引环境中的水分，并吸附在其表面。
在高温下，这种吸附的水分会膨胀并汽化。如果没有真空系统将这种蒸汽抽出，它会产生内部压力，对抗致密化过程。
不完全脱气的后果
封闭气孔的形成
工作流程的下一步——热等静压（HIP）——依赖于高压来致密化材料。
如果基体中仍有气体存在，外部压力会压缩气体气泡周围的金属，形成封闭气孔。
材料密度降低
这些内部空隙的存在有效地降低了固体材料的总量。
这导致复合材料的材料密度显著降低，使其呈多孔而非固态。
机械性能受损
内部孔洞缺陷会成为铝基体内的应力集中点。
这些缺陷会严重降低整体机械性能，使最终部件在负载下容易过早失效。
理解权衡
工艺时间和材料质量
脱气是一个耗时的步骤，会增加整体制造周期。
然而，试图绕过或缩短此阶段以节省时间，不可避免地会导致内部缺陷，这些缺陷无法在以后修复。
温度平衡
系统必须达到足够高的温度以释放水分，但又必须足够受控以避免过早烧结。
正确的校准对于确保在压制阶段之前污染物被释放而不会改变粉末形貌至关重要。
为您的目标做出正确选择
为确保您的铝基复合材料满足其性能要求，请考虑以下优先事项：
- 如果您的主要关注点是最大密度：确保真空度足以抽出微孔，因为这可以防止在致密化过程中形成封闭的孔洞缺陷。
- 如果您的主要关注点是机械强度：优先完全去除吸附的水分，因为内部空隙是结构弱点的主要原因。
您的热等静压循环的成功取决于其前一个脱气步骤的质量。
总结表：
| 工艺组件 | 质量控制中的作用 | 对最终产品的影响 |
|---|---|---|
| 空气抽出 | 清除颗粒间隙中的空气 | 防止内部“孔洞缺陷” |
| 水分解吸 | 去除吸附的表面水 | 阻止气体膨胀和气孔形成 |
| 真空脱气 | HIP前的净化 | 确保最大材料密度 |
| 热平衡 | 释放挥发物而不烧结 | 保持最佳粉末形貌 |
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参考文献
- Xuelan L. Yue, Kōichi Nakano. GSW0116 Effect of processing parameters on properties of aluminum based MMCs. DOI: 10.1299/jsmeatem.2003.2._gsw0116-1
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
