Sicw/Cu–Al2O3 の熱間押出における 4 柱油圧プレスはどのような役割を果たしますか？高強度複合材料のエンジニアリング

4 柱油圧プレスは、SiCw/Cu–Al2O3 複合材料の熱間押出における微細構造エンジニアリングの中心的な原動力として機能します。 加熱された複合材料ビレットを高い押出比のダイスに押し込むために、巨大で制御された圧力を加え、多孔質の焼結材料を高強度で高密度の構造ロッドに効果的に変換します。

主なポイント プレスは単に材料の形状を整えるだけでなく、その内部構造を根本的に変化させます。強力な塑性変形を発生させることにより、プレスは内部の微細気孔を排除して密度を最大化し、ランダムな炭化ケイ素ウィスカー（SiCw）を方向性を持って配向させ、複合材料の耐荷重強度を大幅に増幅させます。

微細構造の完全性の向上

この文脈における油圧プレスの主な機能は、材料の変形抵抗を克服し、最終製品が焼結だけでは達成できない物理的特性を達成できるようにすることです。

内部欠陥の排除

焼結ビレットには、しばしば残留気孔、つまり弱点となる微細な内部空隙が含まれています。油圧プレスは、これらの内部微細気孔を完全に閉じるのに十分な力を加えます。

最大密度の達成

高温押出により、材料は強力な圧縮を受けます。このプロセスにより、SiCw/Cu–Al2O3 複合材料の最終密度が大幅に向上し、理論密度限界に近づき、固体で連続した金属マトリックスが保証されます。

機械的性能の向上

単純な高密度化を超えて、油圧プレスは複合材料の内部補強要素の幾何学的再配置を担当します。

ウィスカーの方向性配向

押出前、マトリックス内の炭化ケイ素ウィスカー（SiCw）はランダムな配向をしていることがよくあります。プレスが材料をダイスに押し込む際に発生するせん断力は、これらのウィスカーの方向性配向を、押出方向に平行に誘導します。

耐荷重能力の最大化

この配向は、機械的性能にとって重要です。ウィスカーをロッドの軸に沿って配向させることにより、プロセスはそれらの強化効果を最大化します。配向されたウィスカーは効果的に荷重を負担し、最終複合材料ロッドの引張強度と耐久性を大幅に向上させます。

プロセス変数の理解

油圧プレスは強力なツールですが、その有効性は運用条件の正確な制御に依存します。

高押出比ダイスの必要性

圧力だけでは不十分です。プレスは高押出比ダイスと連携して動作する必要があります。プレスの力とダイスの幾何学的形状の組み合わせが、ウィスカーを配向するために必要な摩擦と流れを作り出します。

熱と圧力の同期

プロセスは非常に繊細です。材料が高温にある間、プレスは圧力を維持する必要があります。プレスサイクル中に材料が速すぎると冷却すると、塑性変形が困難になり、亀裂や不完全な高密度化につながる可能性があります。

目標に合わせた適切な選択

SiCw/Cu–Al2O3 複合材料の油圧プレス操作を構成する際には、特定の目標がプロセスパラメータを決定する必要があります。

欠陥の排除が主な焦点の場合： すべての内部微細気孔と空隙を完全に閉じるために、印加される圧力の大きさを優先してください。
方向性強度が主な焦点の場合： SiC ウィスカーの配向を駆動するダイスの押出比に焦点を当ててください。

4 柱油圧プレスは、生の複合材料の可能性を、指向性のある構造性能に変換するための決定的なツールです。

概要表：

特徴	SiCw/Cu–Al2O3 複合材料への影響
圧力印加	内部微細気孔を閉じ、焼結欠陥を排除します
塑性変形	高比率ダイスを介した材料の駆動により、密度を最大化します
せん断力発生	炭化ケイ素ウィスカー（SiCw）の方向性配向を誘導します
機械的結果	引張強度と耐荷重能力を大幅に増幅します

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参考文献

Huanran Lin, Xiangfeng Zhang. Synergistic strengthening mechanism of copper matrix composite reinforced with nano-Al <sub>2</sub> O <sub>3</sub> particles and micro-SiC whiskers. DOI: 10.1515/ntrev-2021-0006

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 .