实验室液压机是建立物理结构的前提工具。 它施加巨大的、可控的压力——特别是大约 400 MPa 的载荷——将氢化钛粉末压缩到模具中。这种高压环境迫使松散的颗粒聚集成一个称为“坯件”的内聚固体，从而建立材料在处理和后续高温真空烧结过程中所需的结构完整性。
液压机不产生最终的化学键合；相反，它产生弥合松散粉末和成品烧结件之间差距所需的“生坯强度”，严格定义材料的初始密度和几何形状。
粉末压实机理
克服颗粒摩擦
钛粉末在单个颗粒之间产生显著的摩擦。实验室液压机提供所需的单轴力来克服这种颗粒间摩擦。
重排和堆积
施加压力后，粉末颗粒被迫物理重排。这会减小内部间隙的体积并排出多余的空气，从而实现紧密的堆积排列。
机械互锁
随着压力的增加，颗粒会发生轻微的塑性变形并发生机械互锁。这会产生一个物理键，在现阶段无需加热或粘合剂即可将形状固定在一起。
压力控制的关键作用
确定初始密度
施加压力的幅度直接决定了坯件的初始密度。
根据标准规程，实现紧密的堆积密度对于多孔钛的最终性能至关重要。
确保结构完整性
该工艺的主要产出是“生坯强度”。
如果没有高压压实（高达 400 MPa），钛粉末将保持松散或过于脆弱，无法从模具中弹出。压机确保坯件足够坚固，可以转移到烧结炉中而不会破裂或解体。
理解权衡
管理密度梯度
液压压制中的一个常见挑战是密度梯度的发展。
粉末与模具壁之间的摩擦会导致边缘比中心更致密。为了缓解这种情况，高精度压机通常采用双作用压制（顶部和底部冲头），以确保整个圆柱体的密度均匀。
平衡压力和孔隙率
因为目标是制造多孔钛，所以有用压力的上限是存在的。
施加过大的压力会消除最终应用所需的互联孔隙率。操作员必须找到特定的压力窗口，该窗口可在保持最终应用所需孔隙率的同时提供结构强度。
为您的目标做出正确选择
为了在多孔钛坯件成型中取得最佳效果，请根据您的具体要求调整压制策略：
- 如果您的主要重点是处理强度： 优先考虑高压载荷（接近 400 MPa），以最大化机械互锁并防止生坯件失效。
- 如果您的主要重点是零件均匀性： 采用双作用压制技术，以最小化密度梯度并防止烧结过程中的翘曲。
- 如果您的主要重点是特定孔隙率： 校准压力以实现目标相对密度（通常约为 83%），而不是盲目最大化密度。
液压机不仅仅是一个力施加器；它是定义您整个制造过程的几何和密度基线的工具。
摘要表：
| 参数 | 在压实中的作用 | 关键优势 |
|---|---|---|
| 压力载荷 | 高达 400 MPa | 克服颗粒摩擦并确保结构完整性 |
| 机理 | 机械互锁 | 提供处理所需的“生坯强度”，无需粘合剂 |
| 密度控制 | 重排和堆积 | 定义初始几何形状和最终材料孔隙率 |
| 压制方法 | 双作用压制 | 最小化密度梯度并防止烧结翘曲 |
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参考文献
- Serhii Lavrys, Khrystyna Shliakhetka. Improving Wear Resistance of Highly Porous Titanium by Surface Engineering Methods. DOI: 10.3390/coatings13101714
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
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