使用高精度实验室单轴液压机的主要目的是机械地将松散的 LaF3/HA/Ti 混合粉末转化为一种粘结、致密的固体，称为“生坯”。通过施加特定的压力（通常为 100 MPa），压机迫使颗粒重新排列，形成具有足够结构完整性以进行进一步处理的定义几何形状——例如圆柱体。
虽然直接目标是成型松散粉末，但关键的工程目标是将成孔剂与基体粉末紧密结合。这种机械互锁对于保持预期的孔隙形状并确保材料在后续烧结过程中不会坍塌至关重要。
致密化的力学原理
创建“生坯”
该过程的基本产物是生坯。此术语指的是烧结（煅烧）之前的压实粉末部件。
使用实验室液压机，您将巨大的力施加到装入模具（例如石墨套筒）的松散混合粉末上。
颗粒重排
在约 100 MPa 的压力下，松散的颗粒被迫相互移动和滑动。
这种机械重排消除了颗粒之间的空隙。结果是形成更致密、互锁的结构，模仿最终组件的形状，通常是圆柱体（例如，直径 10 毫米，高度 15 毫米）。
确保微观结构完整性
锁定成孔剂
在使用包含成孔剂的 LaF3/HA/Ti 混合物时，简单混合是不够的。
单轴压制过程确保成孔剂与基体粉末紧密集成。没有这种压缩，成孔剂可能会分离或移动，导致孔隙率不一致。
保持孔隙几何形状
压实过程中施加的压力将内部结构锁定在原位。
这种准备对于保持孔隙形状的完整性至关重要。它确保在烧结过程中去除成孔剂时，剩余的孔隙符合预期的设计规范。
为烧结做准备
建立机械强度
松散的粉末堆无法在不失去形状的情况下装入热压炉。
液压机在生坯中产生足够的机械强度，以便于处理。这确保了部件在从模具转移到烧结炉的过程中保持完整。
均匀的密度分布
正确使用压机可确保粉末均匀填充模具。
通过施加一致的初始压力（例如 9800 N），可以避免密度梯度，从而防止在高温烧结阶段发生翘曲或开裂。
理解权衡
不当压力的风险
虽然压力是必要的，但必须精确。
如果压力太低，生坯将缺乏将成孔剂固定在原位的强度，存在结构坍塌的风险。相反，过大的压力可能会使成孔剂变形或在生坯中产生层压。
单轴限制
重要的是要记住这是一个单轴过程，意味着力在一个方向上施加。
这有时会导致较高圆柱体高度方向上的密度略有差异。然而，对于 15 毫米高度等标准几何形状，此方法在建立必要的基体强度方面仍然非常有效。
为您的目标选择合适的方法
为了最大程度地提高压实过程的有效性，请考虑您的具体最终目标：
- 如果您的主要重点是几何精度：确保您的模具尺寸精确，并且压力足够（100 MPa）以消除回弹并保持圆柱形。
- 如果您的主要重点是微观结构控制：优先考虑压力的均匀分布，以确保成孔剂牢固地锁定在基体中而不会被压碎。
最终，液压机充当松散化学物质与固体工程之间的桥梁，为成功的烧结奠定结构基础。
总结表：
| 工艺参数 | 规格 | 工程目的 |
|---|---|---|
| 施加压力 | 通常为 100 MPa | 颗粒重排和消除空隙 |
| 输出状态 | 生坯 | 创建具有结构完整性的粘结固体 |
| 几何控制 | 模具定义（例如，圆柱体） | 实现接近净尺寸的形状和定义的尺寸 |
| 结构目标 | 机械互锁 | 锁定成孔剂以保持微观结构 |
| 烧结准备 | 机械强度 | 确保部件能够承受处理和高温阶段 |
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