机械压力是粘接非晶合金/铝微层压复合材料的主要物理催化剂。通过施加持续的力，通常在 20 MPa 左右，迫使较软的铝层发生显著的塑性变形和蠕变。这种机制可以填充微观空隙，并确保扩散粘接成功所需的原子级接触。
核心要点 机械压力不仅仅是将各层固定在一起；它积极地驱动材料从堆叠结构转变为统一的复合材料。它通过将软铝推入间隙并破坏表面氧化物来产生致密化，从而实现原子相互扩散和金属间化合物生长所需的紧密接触。
致密化的力学原理
诱导塑性流动
机械压力的主要作用是利用各层之间的机械差异。铝层的柔软程度远低于非晶合金带。
在持续压力（例如 20 MPa）下，铝会发生塑性流动和蠕变。这迫使铝变形并适应较硬的非晶合金的表面形貌。
消除微观空隙
随着铝的变形，它会流入并填充堆叠结构中固有的微观空隙。
这个过程对于实现通常超过 99% 的高材料密度至关重要。通过消除这些间隙，压力将松散的层压材料转变为坚固、完全致密的块体。
实现原子扩散
建立原子级接触
扩散无法跨越物理间隙发生。机械压力迫使各层实现原子级的物理接触。
这种紧密接触显著缩短了原子在层间移动所需的距离，是任何化学键合发生的前提。
破坏氧化物屏障
铝在其表面形成一层天然的、明显的氧化膜，会阻碍粘接。
热压过程中施加的巨大力有助于破坏这层氧化膜。打破这个屏障会增加金属基体和增强材料之间直接物理接触的面积，暴露出用于粘接的新鲜金属表面。
驱动金属间化合物生长
一旦物理屏障被移除，压力就为界面原子相互扩散提供了驱动力。
层间原子的这种交换促进了金属间化合物的成核和生长，从而在非晶合金和铝之间形成了最终的冶金键。
关键考虑因素和权衡
真空的必要性
如果环境具有反应性，仅靠压力无法保证高质量的粘接。
高温处理会增加铝等活性金属快速氧化的风险。因此，机械压力必须在高真空环境下施加，以防止形成会削弱界面的新氧化物夹杂物。
平衡流动与结构
虽然压力可以促进致密化，但它依赖于铝足够柔软以至于能够流动。
如果压力不足，空隙就会残留，导致结构弱化。反之，该过程依赖于非晶合金保持稳定；压力利用铝的可塑性，而不会降解增强层非晶性质。
优化热压工艺
为了在复合材料中获得特定的机械性能，请考虑如何调整压力变量：
- 如果您的主要重点是最大密度：确保压力持续足够长的时间，以使铝完全填充所有间隙空隙。
- 如果您的主要重点是界面结合强度：优先考虑压力大小，以确保有效破坏铝氧化膜，实现直接的金属对金属扩散。
通过控制机械压力，您可以主动决定微层压复合材料的结构完整性和化学连接性。
总结表：
| 功能 | 机制 | 对复合材料的影响 |
|---|---|---|
| 致密化 | 诱导铝层塑性流动和蠕变 | 消除空隙；实现 >99% 的密度 |
| 氧化物去除 | 破坏表面氧化物屏障 | 暴露出用于直接粘接的新鲜金属 |
| 界面接触 | 强制原子级物理接近 | 缩短层间扩散距离 |
| 键合形成 | 驱动界面原子相互扩散 | 促进金属间化合物生长 |
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