实验室液压机的性能是决定铜钢复合材料在进入炉子之前结构完整性的关键因素。通过施加精确的单向压力，压机利用铜涂层的固有塑性将较硬的钢颗粒结合成一个整体。
压机能够对无电解铜层进行机械活化，确保颗粒紧密结合，形成高“生坯强度”。这种初始压实对于防止脱模时开裂以及实现无缺陷烧结过程所需的密度均匀性至关重要。
塑性在颗粒结合中的作用
活化铜层
在加工经过无电解铜镀层处理的钢粉时，液压机的作用超出了简单的压实。它利用外层铜的高塑性，在压力下使其变形。
形成机械互锁
当压机施加力时，较软的铜会围绕钢芯流动。这确保了颗粒紧密结合，有效地将基体“粘合”在一起，而无需在此阶段使用热能。
确保脱模完整性
这种结合大大增强了压坯的生坯强度。如果没有这种精确的压力施加，复杂零件在精密的脱模和处理阶段很容易出现开裂、材料损失或完全结构失效。
控制密度和内部结构
最小化密度梯度
高精度压制有助于克服粉末内部的摩擦损失。通过保持均匀的压力分布，压机可防止形成密度梯度，即零件的一个区域比另一个区域更致密。
调节孔隙率分布
液压的稳定性直接影响粉末颗粒的排列和初始接触面积。这种控制确保了均匀的孔隙分布，这对于在最终产品中获得一致的材料性能（如杨氏模量）至关重要。
为烧结做准备
压机产生的“生坯”为后续的烧结阶段奠定了物理基础。致密、均匀压实的压坯可以实现适当的扩散和均质化，降低施加热量时出现不均匀收缩或分层的风险。
理解权衡
单向压力的挑战
虽然单向冷压对于制造特定形状很有效，但它在粉末与模具壁之间的摩擦方面存在固有的困难。如果压机无法施加双向力或足够高的压力（高达 700 MPa）来克服这些损失，就可能导致压坯顶部和底部之间出现密度差异。
平衡压力和完整性
施加极端压力有助于消除空隙，但过大或不受控制的力可能导致层压或帽状缺陷。压机必须提供精细的控制，以找到最大化密度而不引起生坯应力裂纹的“最佳点”。
根据目标做出正确选择
为了最大化烧结铜钢零件的质量，请根据您的具体目标调整压制策略：
- 如果您的主要重点是处理强度：优先选择能够利用铜层塑性来最大化生坯强度、防止弹出时断裂的压机。
- 如果您的主要重点是尺寸精度：确保您的压机能够提供均匀、高强度的压力，以最小化密度梯度，从而防止烧结过程中出现翘曲。
最终，实验室液压机不仅仅是塑造粉末；它决定了定义金属复合材料最终性能的内部结构。
汇总表：
| 因素 | 对生坯的影响 | 主要优点 |
|---|---|---|
| 铜塑性 | 促进机械互锁 | 更高的生坯强度和结合力 |
| 压力均匀性 | 最小化密度梯度 | 防止烧结过程中的翘曲/开裂 |
| 密度控制 | 调节孔隙率分布 | 一致的杨氏模量和收缩率 |
| 高强度力 | 克服内部摩擦 | 实现复杂形状的最大密度 |
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参考文献
- Sofiya Pinchuk, Iryna Roslyk. Improvement of the Operational Properties of Sintered Copper Steel Through the Use of an Efficient Alloying Method. DOI: 10.15407/scin16.01.081
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
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