真空热压炉中施加的连续轴向压力是消除孔隙和实现完全致密的根本机制。在烧结过程中，该力（通常约为 50 MPa）通过机械作用将软化或熔化的铝基体压入金刚石颗粒之间的微观空隙中，从而形成无缺陷的复合材料结构。
核心要点 虽然温度可以软化基体，但轴向压力才是物理上固结材料的关键。通过克服铝的流动阻力，这种压力消除了充当热障和断裂起始点的界面孔隙，直接决定了复合材料最终的导热性和机械强度。
致密化的力学原理
强制基体渗透
当铝基体达到软化或熔融状态时，由于表面张力和摩擦力，它并不会自然地流入每一个缝隙。轴向压力作为一种外力，克服了这种阻力。
它主动将流动的铝液推入固体金刚石颗粒之间的间隙。
消除界面孔隙
复合材料性能的主要敌人是位于金刚石与金属界面处的“孔隙”。
连续的压力在材料凝固前将这些孔隙压实。通过减小这些孔隙的数量和尺寸，消除了原本会阻碍热量传递路径的气隙。
对界面质量的影响
增强机械互锁
压力不仅仅是移动材料；它还能形成紧密的物理密封。
通过将基体压在金刚石颗粒的粗糙表面上，压力产生了机械互锁。这确保了两种不同的材料作为一个整体单元协同作用，而不是松散的聚集体。
提高抗断裂性
微观孔隙通常是应力下裂纹（断裂源）的起始点。
通过致密化材料并确保颗粒之间的紧密接触，轴向压力显著提高了材料的断裂韧性和抗弯强度。孔隙的消除确保了载荷均匀地分布在基体上，而不是集中在薄弱点。
关键依赖性和权衡
压力无法解决氧化问题
虽然压力至关重要，但它无法弥补受污染的表面。如果铝粉被氧化，压力只会将氧化膜困在复合材料内部。
您必须依靠炉子的高真空系统（通常低于 5 x 10^-3 Pa）在压力形成密封之前对粉末进行脱气并防止氧化。如果高压困住了气体，无论施加多大的力，都会导致内部缺陷。
温度-压力平衡
只有当基体足够软化时，压力才能有效发挥作用。
然而，如果温度过高以促进流动，您就有形成脆性金属间化合物的风险，这会破坏塑性。该过程需要一个精确的“窗口”，在该窗口中，温度允许流动（以便压力起作用），而不会引发过度的化学反应。
为您的目标做出正确选择
如果您的主要关注点是导热性：
- 确保您的压力曲线在复合材料完全凝固之前都保持不变，以防止“回弹”孔隙，因为气隙是散热的主要瓶颈。
如果您的主要关注点是机械完整性：
- 瞄准更高的压力范围（例如，接近 60 MPa），以最大化颗粒间的接触并消除充当应力集中点和断裂源的微孔。
只有当轴向压力与真空脱气和温度稳定性完美同步时，才能实现最佳的复合材料性能。
总结表：
| 受影响的因素 | 轴向压力的作用 | 对最终产品的影响 |
|---|---|---|
| 孔隙率 | 机械驱动基体进入空隙 | 最大化密度和导热性 |
| 界面质量 | 增强机械互锁 | 提高内聚力和传热效率 |
| 机械强度 | 消除断裂起始点 | 提高断裂韧性和抗弯强度 |
| 致密化 | 克服熔融铝的表面张力 | 形成无缺陷的固体复合材料结构 |
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