在冷等静机械压制（CHMP）工艺中使用柔性橡胶模具至关重要，以保持Al-Ni-Ce粉末的化学完整性并确保均匀致密化。模具充当密封屏障，可防止高压液体介质渗透和污染粉末，同时其柔韧性能够均匀传递有效颗粒堆积所需的等静压。
橡胶模具具有双重作用：它既是防止液体渗透的保护罩，又是将外部等静压转化为均匀颗粒重排的机械辅助装置。没有这种柔性屏障，粉末将遭受污染和密度不均匀的问题。
通过密封隔离防止污染
液体渗透的威胁
在CHMP工艺中，粉末压坯浸入液体介质中以产生所需的等静压。
在高外部压力下，如果不加以保护，这种液体会自然渗透到粉末颗粒之间的孔隙空间中。
保持化学纯度
橡胶模具在Al-Ni-Ce粉末周围形成一个密封容器。
这种隔离对于防止传压流体与金属粉末混合至关重要。
通过阻止渗透，模具确保最终合金保持其特定的化学成分，并防止引入可能降低材料性能的杂质。
通过均匀压力增强致密化
等静压传递
橡胶的物理特性与其密封能力同等重要。
由于橡胶是柔性的，它在负载下会变形而不是抵抗负载。
这确保了周围液体产生的压力均匀地传递到粉末压坯的每个表面。
促进颗粒重排
均匀的压力传递会在微观层面引发特定的机械行为。
它支持颗粒滑动和旋转，使颗粒能够重新组织成更紧密的结构。
这种重排是致密化初始阶段的主要机制，在塑性变形开始之前减少了孔隙空间。
实现多轴压缩
液体介质通过柔性模具施加径向等静压。
这会产生一个多轴压缩状态，与轴向压力协同作用。
这种多向力限制了横向开裂，这是粉末颗粒仅承受高轴向载荷时常见的失效模式。
理解工艺的权衡
弹性和耐用性的平衡
选择合适的橡胶材料需要平衡弹性和耐用性。
如果模具过于刚硬，它将无法均匀传递压力，导致最终零件出现密度梯度。
然而，如果材料太弱，它可能会在工艺过程中产生的强烈剪切应力下破裂，导致立即发生污染。
几何变形风险
虽然模具允许致密化，但其柔韧性意味着它对形状变化几乎没有抵抗力。
如果在压制前粉末堆积不均匀，等静压力将不均匀地压缩零件。
这可能导致严重的几何变形，需要大量的机加工或报废最终组件。
优化CHMP工艺参数
为了获得高密度Al-Ni-Ce部件，您必须将模具视为压制力学中的一个积极参与者，而不仅仅是一个容器。
- 如果您的主要关注点是材料纯度：确保模具材料与压力流体化学相容，并优先考虑密封完整性，以防止即使是微观渗透。
- 如果您的主要关注点是密度均匀性：优先选择高弹性的模具材料，以确保液体等静压能够完美均匀地传递到粉末压坯的复杂几何形状上。
橡胶模具是将原始等静压力转化为受控、无污染致密化的关键界面。
总结表：
| 特性 | CHMP中柔性橡胶模具的作用 |
|---|---|
| 材料保护 | 充当密封屏障，防止液体介质渗透和污染。 |
| 压力传递 | 确保压力在所有粉末表面均匀、等静地分布。 |
| 致密化机制 | 促进颗粒重排、滑动和旋转，以获得更高的密度。 |
| 结构完整性 | 提供多轴压缩以限制高压载荷下的横向开裂。 |
| 材料兼容性 | 平衡弹性和耐用性，以防止在剪切应力下破裂。 |
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参考文献
- Xianshun Wei, Jun Shen. Bulk amorphous Al85Ni10Ce5 composite fabricated by cold hydro-mechanical pressing of partially amorphous powders. DOI: 10.1007/s11434-011-4785-4
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
