为什么实验室液压机用于 Azo 预压？掌握关键的生坯成型

实验室液压机在氧化铝掺杂氧化锌 (AZO) 溅射靶材的制造中起着关键的初始成型阶段的作用。通过施加特定的单轴压力——通常约为 60 MPa——它将松散的 AZO 粉末转化为具有足够机械强度的粘合性“生坯”，以便安全处理和后续加工。

核心见解 虽然溅射靶材的最终密度至关重要，但松散的粉末不能立即进行高强度的致密化处理。液压机通过将颗粒机械互锁成临时、稳定的形状来弥合这一差距，确保材料足够坚固，能够承受过渡到冷等静压 (CIP) 的过程。

预压的力学原理

要理解此步骤的必要性，必须了解松散粉末在机械应力下的行为与成品溅射靶材的性能要求之间的差异。

松散的 AZO 粉末由单个颗粒组成，颗粒之间存在明显的空气间隙。液压机施加的单轴力克服了这些颗粒之间的摩擦。

这迫使颗粒相互滑动，减小了孔隙空间，并形成了更紧密的堆积排列。这种初始压缩不是化学熔合材料，而是物理组织材料。

该过程的产物在技术上称为“生坯”。它是一种保持形状的固体，但缺乏完全烧结的陶瓷或金属的结构完整性。

如果没有这个预压步骤，粉末将保持无定形的团块。压机将 AZO 粉末压制成预定几何形状——通常是圆盘或矩形——该形状与最终靶材所需的粗略尺寸相匹配。

液压机的首要功能是赋予材料足够的强度，以便能够对其进行搬运。

制造流程要求材料在设备之间进行转移。60 MPa 的压力确保 AZO 块足够粘合，可以被拾起并装入其他机器而不会碎裂或产生粉尘。

对于高性能溅射靶材而言，液压机很少是最后一步。它为更高级的致密化奠定了基础。

主要参考资料明确指出，这种单轴压制是冷等静压 (CIP) 的前体。

CIP 从各个方向施加压力以实现均匀的高密度，但它需要一个固体形式来作用。液压机提供了这种“增强”，创建了一个预制件，该预制件能够承受 CIP 工艺的强烈静水压力而不会发生不可预测的变形。

通过早期压实粉末，压机最大限度地减少了之后需要排出的空气量。

虽然压机不能消除所有孔隙，但它建立了基线密度。这创造了一种结构上稳定的材料，有助于最终的烧结过程，从而得到内部缺陷较少的溅射靶材。

尽管必不可少，但使用单轴液压机也带来了一些必须加以管理的特定限制。

由于压机从一个轴施加力（单轴），与模具壁的摩擦可能导致密度分布不均。

AZO 靶材的边缘可能比中心更致密。如果在后续的等静压中未加以纠正，这可能导致烧结阶段的翘曲或开裂。

实验室液压机创建一个“生坯”形状，而不是成品。

它无法达到高质量磁控溅射所需的接近理论密度。仅依靠此压机而没有后续的 CIP 或烧结，将导致靶材在离子轰击下迅速降解。

您如何使用液压机取决于您对 AZO 靶材的具体目标。

总结：实验室液压机是制造链中不可或缺的“稳定器”，它将不稳定的松散粉末转化为可管理的固体形式，为高性能致密化做好准备。