コールド等方圧プレス（Cip）を使用する主な加工上の利点は何ですか？ Al/B4Cサンプルの密度均一性を達成する

Al/B4C複合材料におけるコールド等方圧プレス（CIP）の主な加工上の利点は、円筒形サンプルの卓越した密度均一性を達成することです。柔軟な金型を介して混合粉末に約350 MPaの等方圧を印加することにより、CIPは単軸ダイプレスに固有の内部応力勾配と気孔率の問題を排除します。

コアインサイト：Al/B4C複合材料の構造的完全性は、加熱前に硬質の炭化ホウ素粒子がどのように充填されるかに大きく依存します。CIPは、これらの粒子がすべての方向から均一に圧縮されることを保証し、焼結中の反りや亀裂の原因となる「グリーンボディ」の密度変動を防ぎます。

等方性緻密化のメカニズム

従来の単軸プレスでは、力は1つまたは2つの軸から印加されます。これにより、粉末とダイ壁との間の摩擦により圧力勾配が生じ、端部は高密度だが中心部は多孔質のサンプルになります。

CIPは、柔軟な金型に密閉されたAl/B4C粉末を流体媒体に浸します。圧力が印加されると、金型の表面のすべてのミリメートルに均等に分布します。

この全方向からの力により、アルミニウムと炭化ホウ素の粒子が円筒体積全体にわたって一貫して充填されることが保証されます。その結果、コアから表面まで均質な密度を持つ「グリーンボディ」（焼結前の圧縮粉末）が得られます。

炭化ホウ素（$B_4C$）は非常に硬いセラミック材料です。軟らかい金属とは異なり、低圧下では容易に変形して隙間を埋めることができません。

硬質の$B_4C$粒子の含有量が増加すると、構造欠陥のリスクが高まります。一次参照によると、CIPは、350 MPaという高圧が単軸プレスでは達成できないタイトな配置に硬質粒子を押し込むため、これらの高含有量混合物に特に効果的です。

最も重要な下流の利点は、焼結（加熱）段階で観察されます。グリーンボディの密度が不均一な場合、加熱時に不均一に収縮します。

CIPは均一なグリーン密度を生成するため、収縮は予測可能で均一です。これにより、標準的なダイプレスで調製されたAl/B4Cサンプルを頻繁に破壊する変形、反り、および巨視的な亀裂が効果的に防止されます。

CIPは優れた品質を提供しますが、自動化された単軸ダイプレスよりも一般的に遅いバッチプロセスです。柔軟な金型の充填、密閉、および容器への加圧が必要であり、サイクルタイムが増加します。

金型は柔軟であるため、「グリーン」円筒体の外寸は、剛性のある鋼製ダイによって生成されるものほど正確ではありません。これを考慮して、厳密な幾何学的公差を達成するために、グリーンボディまたは最終的な焼結部品のいずれかの機械加工ステップを組み込む必要があります。

主な焦点が欠陥除去である場合：特に高セラミック負荷の複合材料の場合、CIPを選択して内部空隙を最小限に抑え、焼結中の亀裂を防ぎます。
主な焦点が微細構造の均一性である場合：応力集中なしに、硬質の$B_4C$粒子がAlマトリックス内に均等に分散されるようにするために、CIPへの依存が不可欠です。

単軸プレスから等方圧プレスへの移行は、速度の最大化から材料完全性の最大化への移行に相当します。

KINTEKでは、構造的完全性は均一な緻密化から始まると考えています。バッテリー研究用の高度なAl/B4C複合材料や高性能セラミックを開発しているかどうかにかかわらず、当社の実験室用プレスソリューションは、内部欠陥を排除し、寸法安定性を確保するように設計されています。

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İsmail Topçu. Investigation of Wear Behavior of Particle Reinforced AL/B4C Compositesunder Different Sintering Conditions. DOI: 10.31803/tg-20200103131032

この記事は、以下の技術情報にも基づいています Kintek Press ナレッジベース .