热压烧结过程中施加轴向压力的主要作用是机械地强制复合材料致密化。通过液压系统施加特定载荷（例如 27.7 MPa），该过程克服了颗粒间的摩擦，并驱动铜基体的塑性流动，以填充刚性 Ti3SiC2 和 MWCNT 骨架周围的空隙。
轴向压力作为关键的机械催化剂，强制金属基体发生塑性变形，以消除仅靠热能无法去除的残余孔隙。这确保了复合材料达到最大的相对密度和结构连续性。
致密化的力学原理
克服颗粒摩擦
在粉末混合物中，单个颗粒由于摩擦而自然抵抗运动。施加轴向压力的目的是克服粉末颗粒之间的这种摩擦阻力。
如果没有这种外力，颗粒将保持静态堆积，阻碍最终致密产品所需的重新排列。
促进塑性流动
复合材料由软基体（铜）和刚性增强体（Ti3SiC2 和 MWCNTs）组成。压力迫使铜颗粒发生塑性流动。
这种变形使得铜能够物理地移动并填充增强相的硬质、刚性骨架周围的间隙空间。
消除残余孔隙
在烧结过程中，颗粒之间会形成“颈部”，但通常会留下空隙。物理压力对于消除这些残余孔隙至关重要。
通过机械地闭合这些间隙，该过程最大化了材料的相对密度，这是复合材料结构完整性的主要指标。
控制微观结构
除了简单的致密化，压力的施加还有助于确定最终的晶粒结构。它有助于抑制异常晶粒生长，确保更均匀、更坚固的基体。
操作限制和权衡
模具完整性限制
虽然更高的压力通常会产生更高的密度，但它受到高温下模具的机械强度的限制。
模具既是容器又是压力传递体；在高温阶段（例如 950°C）超过其极限可能导致模具失效或变形，从而影响样品。
平衡压力和真空
压力必须与高真空环境协同施加。
如果未保持真空而施加压力，捕获的氧气会氧化铜基体或降解 MWCNTs，由于脆性夹杂物而使致密化工作无效。
为您的目标做出正确选择
为了优化 Cu/Ti3SiC2/C/MWCNTs 复合材料的烧结，请考虑以下关于轴向压力的因素：
- 如果您的主要重点是最大化密度：确保轴向压力足够（约 27.7 MPa），以迫使铜塑性流动填充所有间隙空隙。
- 如果您的主要重点是微观结构均匀性：保持稳定压力以抑制异常晶粒生长，同时严格控制真空以防止氧化。
有效的轴向压力弥合了多孔聚集体和全致密、高性能复合材料之间的差距。
总结表：
| 机制 | 烧结过程中的作用 |
|---|---|
| 克服摩擦 | 中和颗粒间的阻力，允许粉末重新排列。 |
| 塑性流动 | 迫使软铜基体填充刚性增强体周围的空隙。 |
| 孔隙消除 | 机械闭合残余间隙以最大化相对密度。 |
| 微观结构控制 | 抑制异常晶粒生长，形成均匀、坚固的基体结构。 |
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