实验室单轴液压机是 LATP 陶瓷生坯的关键初级成型工具。通过高硬度合金钢模具施加显著的定向压力（通常可达 40 kN），它迫使预煅烧的粉末通过范德华力重新排列和粘附，形成具有足够结构完整性以方便处理的粘结的圆柱形生坯。
核心要点 此过程不仅仅是塑形，更是建立机械基础。压机将松散、混乱的粉末转化为稳定的几何形状，确保样品具有必要的强度以承受后续更严苛的加工步骤，如冷等静压（CIP）或烧结。
颗粒重排的力学原理
定向力的施加
压机利用特定的模具对 LATP 粉末施加单向压力。
该力克服了颗粒间的初始摩擦，迫使它们从松散、无序的状态转变为更紧密、更堆积的排列。
范德华力的利用
随着颗粒被推得更近，该过程利用了范德华力。
这些弱的分子间作用力在近距离变得显著，充当了将无粘结剂或低粘结剂粉末结合成固态的主要粘结机制。
排气
压缩过程还具有排出粉末颗粒间截留空气的次要功能。
减少这种间隙空气体积对于最大限度地减少孔隙率和防止最终陶瓷产品出现裂纹或分层等缺陷至关重要。
建立几何完整性
创建稳定的载体
此阶段的主要产物是“生坯”——一种未烧结、易碎状态的陶瓷。
该生坯充当几何载体。它提供了一个定义的形状（通常是圆盘或圆柱体），使样品在不解体的情况下能够被移动、测量和装入其他设备。
确保样品的一致性
使用高精度合金钢模具可确保生产的每个样品尺寸相同。
这种几何一致性对于研究和生产至关重要，因为它消除了测试最终 LATP 电解质的电导率或机械强度时的变量。
理解权衡
单轴与等静压密度
虽然在塑形方面有效，但单轴压制通常会导致密度分布不均匀。
由于粉末与模具壁之间存在摩擦，样品边缘的密度可能低于中心。这就是为什么单轴压制通常只是初始步骤。
结构限制
此处达到的“结构强度”足以进行处理，但与最终产品相比相对较低。
生坯仍然易碎。它提供了一个基础，但通常需要冷等静压（CIP）或烧结才能获得功能陶瓷电解质所需的高密度。
为您的目标做出正确选择
- 如果您的主要关注点是工艺稳定性：确保您的液压机保持恒定的压力（例如，40 kN），以保证不同批次生坯密度的一致性。
- 如果您的主要关注点是高密度性能：将单轴压机严格视为预成型工具；计划在此之后立即进行等静压，以纠正密度梯度。
通过确保稳定的初始形状和颗粒排列，单轴液压机在原材料粉末和高性能陶瓷材料之间架起了桥梁。
总结表：
| 特征 | 对 LATP 生坯的影响 |
|---|---|
| 定向压力 | 将松散粉末压实成粘结的圆柱形 |
| 范德华力 | 作为颗粒的主要粘结机制 |
| 排气 | 减少间隙空气以最大限度地减少孔隙率和缺陷 |
| 几何一致性 | 使用高硬度合金模具确保尺寸均匀 |
| 结构基础 | 提供足够的完整性以进行处理和 CIP 加工 |
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参考文献
- Deniz Cihan Gunduz, Rüdiger‐A. Eichel. Combined quantitative microscopy on the microstructure and phase evolution in Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3 ceramics. DOI: 10.1007/s40145-019-0354-0
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
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