金属粉末的表面质量决定了电烧结锻造 (ESF) 工艺所依赖的电效率。由于 ESF 依赖于通过粉末体放电高电流脉冲，表面氧化物的存在会产生高接触电阻，从而阻碍有效结合材料所需的能量流动。
在 ESF 中，表面氧化物充当电绝缘体，阻碍烧结所需的均匀电流流动。因此，使用陈旧或氧化的粉末会导致结构缺陷，使得使用低氧或新鲜制备的粉末成为实现完全致密化的必要条件。
烧结的电气依赖性
接触电阻的作用
ESF 与传统的 termo 烧结不同，因为它利用电流直接在粉末内部产生热量。
这种加热的效率取决于单个粉末颗粒之间的接触电阻。
如果表面质量差，电阻会不可预测地飙升，从而改变能量在材料中的沉积方式。
大气暴露的挑战
与许多传统烧结方法不同，ESF 通常在没有保护性或还原性气氛的情况下进行。
缺乏环境防护意味着该工艺在加热阶段无法化学去除氧化物。
因此，为了确保成功固结，粉末必须以化学“清洁”的状态进入模具。
表面质量差的后果
电流中断
当氧化层（充当绝缘体）覆盖金属颗粒时，它会阻止电流脉冲均匀地通过材料。
与平滑、均匀的能量分布相反，电流被迫走不规则的路径。
局部过热
高接触电阻不仅会阻碍电流，还会导致特定点的集中发热。
这会导致复合材料内部出现局部过热或“热点”。
这些热尖峰会降解材料结构，而不是结合它。
致密化不完全
ESF 的最终目标是获得完全致密的固体部件。
然而，不稳定的电流流动和局部过热的结合阻止了材料在压力下均匀沉降。
这会导致成品部件缺乏所需的密度和机械完整性。
理解操作权衡
储存与性能
ESF 对表面氧化物的敏感性给粉末储存带来了后勤挑战。
“陈旧”的粉末（在货架上放置过）很可能已经形成了氧化层，使其不适合高质量的 ESF 加工。
准备成本
为了减轻这些风险，制造商必须优先使用新鲜制备的粉末。
或者，粉末必须在加工前经过表面处理以去除氧化物。
虽然这可以确保一致的性能，但与传统的烧结方法相比，它需要更严格的库存控制和潜在的预处理成本。
为您的目标做出正确选择
为了确保您的铝基或铜基复合材料的成功，您必须将您的材料处理与 ESF 工艺的物理原理相结合。
- 如果您的主要重点是最大密度：优先使用新鲜雾化或制备的粉末，以最大限度地降低颗粒水平的电阻。
- 如果您的主要重点是工艺一致性：实施严格的库存轮换或表面处理协议，以防止“陈旧”粉末造成的变异。
ESF 部件的完整性在开关接通之前就已经确定；它完全依赖于粉末表面的纯度。
摘要表：
| 因素 | 对 ESF 工艺的影响 | 表面质量差的后果 |
|---|---|---|
| 接触电阻 | 决定能量沉积效率 | 不可预测的能量流动和电气中断 |
| 氧化层 | 充当电绝缘体 | 电流中断和局部“热点” |
| 气氛 | ESF 期间无化学还原 | 氧化物残留，阻止颗粒结合 |
| 致密化 | 结构完整性所必需 | 致密化不完全和机械故障 |
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参考文献
- Alessandro Fais. Advancements and Prospects in Electro-Sinter-Forging. DOI: 10.3390/met12050748
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
