六方氮化硼（hBN）是首选材料，主要归因于其独特的机械柔软性和卓越的化学稳定性。通过使用hBN封装，研究人员可以将压机砧施加的方向性（单轴）应力有效转化为均匀的、静水压力的环境。这种转化对于在实验室环境中准确模拟工业规模热等静压机的工况至关重要。
虽然许多材料能够承受高负载，但hBN的独特之处在于它充当一种化学惰性缓冲剂，能够主动地将定向力重新分布为均等的、全方位的压力，从而确保实验的准确性和样品的纯度。
实现均匀压力分布
要理解为什么hBN至关重要，必须考察力的施加方式与样品所承受压力的关系。
机械柔软性的作用
在实验室压机中，力通常从一个方向施加（单轴应力）。然而，实际应用通常要求压力从所有方向均匀施加。
由于hBN在机械上是柔软的，它在应力作用下会流动，而不是断裂或保持刚性。这使得该材料能够充当传递介质，将砧的垂直力重新分布到整个样品周围。
模拟工业条件
这种重新分布产生了静水压力环境，在该环境中，压力在样品表面的每个点上都是均匀的。
创建这种环境对于复制工业热等静压（HIP）中的条件是必要的。没有hBN介质，实验将只能测试一个方向的抗压强度，而无法提供与实际制造过程相关的数据。
确保实验完整性
除了压力力学之外，hBN的化学性质对于高压实验的有效性也至关重要。
化学惰性和纯度
高压实验通常涉及极端高温，这会加速不必要的化学反应。
hBN充当化学惰性内层或容器。它充当屏障，防止样品与加热元件或其他组件发生反应。这确保最终数据反映样品的真实性质，而不是污染的结果。
耐火性能
hBN具有优异的耐火性能，这意味着即使在非常高的温度下，它也能保持其结构完整性和化学稳定性。
这使其能够可靠地作为样品室支撑，而不会降解，从而确保样品在整个加热循环中保持隔离和纯净。
理解权衡
虽然hBN在压力传递和化学隔离方面表现出色，但认识到它在更广泛的组件环境中的作用很重要。
热绝缘与导热性
在特定配置中，例如使用激光加热的金刚石压砧，可能会引入其他材料，如二氧化硅（SiO2）或立方氮化硼（cBN）作为插入件。
虽然hBN是化学稳定性的优越容器，但有时会与其他材料一起使用，以充当热绝缘体。它们有助于阻止热量散失到导电组件（如金刚石压砧）中，并进一步优化应力分布以防止非静水压力环境。
为您的目标做出正确选择
选择正确的压力传递介质在很大程度上取决于您实验的具体参数。
- 如果您的主要重点是模拟工业HIP：使用hBN确保将单轴应力转化为均匀的静水压力环境。
- 如果您的主要重点是样品纯度：依靠hBN圆柱体创建化学惰性屏障，防止样品与加热元件之间发生反应。
- 如果您的主要重点是激光加热中的热隔离：考虑在组件中添加SiO2或cBN插入件，以最大限度地减少热量散失到压砧。
通过利用六方氮化硼的柔软性和稳定性，您可以将简单的机械压机转变为高保真度的工业环境模拟器。
总结表：
| 特性 | 对实验室压制的好处 |
|---|---|
| 机械柔软性 | 将单轴应力转化为均匀的静水压力 |
| 化学惰性 | 防止样品在高温下受到污染和反应 |
| 耐火性能 | 在极端高温和高压下保持结构完整性 |
| 应力再分布 | 模拟工业热等静压（HIP）条件 |
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参考文献
- Tatiana Mishurova, Giovanni Bruno. Understanding the hot isostatic pressing effectiveness of laser powder bed fusion Ti-6Al-4V by in-situ X-ray imaging and diffraction experiments. DOI: 10.1038/s41598-023-45258-1
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
