열간 프레스 소결 시 축 압력을 가하는 기능은 무엇입니까? 고밀도 금속 복합재 달성

열간 프레스 소결 중 축 압력을 가하는 주된 기능은 복합 재료의 밀집화를 기계적으로 강제하는 것입니다. 특정 하중(예: 27.7 MPa)을 유압 시스템을 통해 가함으로써, 이 공정은 입자 간 마찰을 극복하고 단단한 Ti3SiC2 및 MWCNT 골격 주변의 공극을 채우도록 구리 매트릭스의 소성 유동을 유도합니다.

축 압력은 열 에너지만으로는 제거할 수 없는 잔류 기공을 제거하기 위해 금속 매트릭스의 소성 변형을 강제하는 중요한 기계적 촉매 역할을 합니다. 이를 통해 복합재는 최대 상대 밀도와 구조적 연속성을 달성할 수 있습니다.

열간 프레스 소결 시 축 압력을 가하는 기능은 무엇입니까? 고밀도 금속 복합재 달성

밀집화의 역학

입자 마찰 극복

분말 혼합물에서 개별 입자는 마찰로 인해 자연스럽게 움직임을 저항합니다. 축 압력은 분말 입자 간의 이러한 마찰 저항을 극복하기 위해 특별히 가해집니다.

이 외부 힘이 없다면 입자는 정적으로 쌓인 상태를 유지하여 조밀한 최종 제품에 필요한 재배열을 방해할 것입니다.

소성 유동 촉진

복합재는 부드러운 매트릭스(구리)와 단단한 강화재(Ti3SiC2 및 MWCNT)로 구성됩니다. 압력은 구리 입자의 소성 유동을 강제합니다.

이 변형은 구리가 물리적으로 이동하여 강화상들의 단단하고 단단한 골격 주변의 간극을 채울 수 있도록 합니다.

잔류 기공 제거

소결 과정에서 입자 사이에 "목"이 형성되지만 종종 공극이 남습니다. 물리적 압력은 이러한 잔류 기공을 제거하는 데 필수적입니다.

이러한 간극을 기계적으로 닫음으로써, 이 공정은 재료의 상대 밀도를 최대화하며, 이는 복합재의 구조적 무결성을 나타내는 주요 지표입니다.

미세 구조 제어

단순한 밀집화 외에도, 압력의 적용은 최종 결정립 구조를 결정하는 데 도움이 됩니다. 이는 비정상적인 결정립 성장을 억제하여 더 균일하고 견고한 매트릭스를 보장하는 데 도움이 됩니다.

운영 제약 및 절충점

몰드 무결성 제약

높은 압력이 일반적으로 더 높은 밀도를 생성하지만, 고온에서의 몰드의 기계적 강도에 의해 제한됩니다.

몰드는 용기 및 압력 전달체 역할을 합니다. 고온 단계(예: 950°C) 동안 한계를 초과하면 몰드 고장 또는 변형이 발생하여 시료를 손상시킬 수 있습니다.

압력과 진공의 균형

압력은 고진공 환경과 함께 적용되어야 합니다.

진공을 유지하지 않고 압력을 가하면, 갇힌 산소가 구리 매트릭스를 산화시키거나 MWCNT를 분해하여 밀집화 노력을 무용지물로 만들 수 있습니다. 이는 취약한 개재물 때문입니다.

목표에 맞는 올바른 선택

Cu/Ti3SiC2/C/MWCNT 복합재의 소결을 최적화하기 위해 축 압력에 관한 다음 사항을 고려하십시오:

밀도 극대화가 주요 초점이라면: 구리가 모든 간극으로 소성 유동하도록 충분한 축 압력(약 27.7 MPa)을 보장하십시오.
미세 구조 균일성이 주요 초점이라면: 비정상적인 결정립 성장을 억제하기 위해 꾸준한 압력을 유지하고 산화를 방지하기 위해 진공을 엄격하게 제어하십시오.

효과적인 축 압력은 다공성 집합체와 완전히 밀집된 고성능 복합재 사이의 격차를 해소합니다.

요약 표:

메커니즘	소결 공정에서의 기능
마찰 극복	분말 재배열을 허용하기 위해 입자 간 저항을 무효화합니다.
소성 유동	부드러운 구리 매트릭스가 단단한 강화재 주변의 공극을 채우도록 강제합니다.
기공 제거	잔류 간극을 기계적으로 닫아 상대 밀도를 최대화합니다.
미세 구조 제어	균일하고 견고한 매트릭스 구조를 위해 비정상적인 결정립 성장을 억제합니다.

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