精确的压力调节至关重要,因为它直接控制合成过程中液相的保持。具体来说,当铝箔熔化时,真空热压炉必须立即将施加的压力降低到最低水平,通常为 0 MPa,以防止熔融的铝从模具中被机械挤出。
系统必须在熔化的确切时刻将压力降至接近零,以保持反应物正确的比例,确保金属间层完全形成而没有材料损失。
材料保持的物理学
防止液相挤出
在 Ti/Ti-Al 复合材料的合成过程中,该过程会达到铝成分从固态转变为液态的阶段。
如果炉子在此相变期间保持高压,机械力会将熔融的铝从模具中排出。
精确的调节允许炉子有效地“释放”对材料的束缚,将压力降至 0 MPa 以适应这种物理变化。
确保化学计量精度
最终复合材料的质量取决于维持特定的化学平衡,即化学计量。
如果熔融的铝被挤出,可用的反应物量就会减少,从而改变预期的钛铝比例。
通过降低压力,炉子确保所有铝都保留在反应区内以参与合成。
促进金属间扩散
该过程的最终目标是引发钛和铝之间的界面扩散反应。
该反应生成原位 Al3Ti 相,该相赋予材料高硬度和抗穿透性。
在原位 Al3Ti 相的完全且均匀的形成过程中,保持熔融铝在原位是先决条件。
理解动态压力要求
可变控制的必要性
需要注意的是,“精确调节”并不意味着在整个过程中都保持低压。
炉子必须能够进行动态调整,因为不同的阶段有相反的要求。
与脱脂阶段的对比
在反应阶段之前,在低温脱脂过程中,炉子实际上必须施加约 5 MPa 的微压。
需要这种压力来在临时粘合剂分解和挥发时物理固定纤维束的位置。
没有这种初始压力,逸出的气体可能会移位纤维;然而,一旦开始高温熔化阶段,相同的压力就会变得有害,必须将其消除。
为您的目标做出正确的选择
为了获得高质量的 Ti/Ti-Al 复合材料,您的炉子编程必须将压力设置与材料的物理状态相匹配。
- 如果您的主要重点是纤维对齐(脱脂阶段):保持微压(约 5 MPa),以防止因粘合剂挥发引起的位移。
- 如果您的主要重点是化学成分(反应阶段):在达到铝熔点时立即将压力降低至最低(0 MPa),以防止液体损失。
成功取决于炉子从物理固定到被动保持的即时切换能力。
总结表:
| 合成阶段 | 材料状态 | 所需压力 | 目的 |
|---|---|---|---|
| 脱脂 | 固体 + 粘合剂 | 微压(约 5 MPa) | 固定纤维位置并防止挥发过程中的位移 |
| 熔点 | 固态到液态 | 0 MPa | 防止熔融铝从模具中机械挤出 |
| 固液反应 | 熔融 Al + Ti | 接近零 | 促进 Al3Ti 金属间扩散并保持化学比例 |
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