벤치탑 전기 분말 프레스는 느슨한 니오븀 도핑 티탄산 스트론튬(SrTiO3) 나노 분말을 응집된 고체 형태로 변환하는 주요 압축 도구 역할을 합니다. 스테인리스 스틸 몰드에 담긴 분말에 일반적으로 약 4MPa의 정밀한 단방향 압력을 가하여 프레스는 취급에 적합한 구조화된 "녹색 본체"를 생성합니다.
이 프레스는 원료 화학 합성 및 고성능 재료 제작 사이의 간극을 메웁니다. 느슨한 나노 입자를 후속의 더 강력한 고압 소결 처리를 견딜 수 있는 필요한 구조적 무결성을 가진 반고체 프리폼으로 변환합니다.
초기 성형의 역학
단방향 압력 적용
벤치탑 장치의 핵심 기능은 전기 모터를 사용하여 특정 힘 벡터를 생성하는 것입니다. SrTiO3 재료의 경우 종종 4MPa와 같은 중간 압력을 적용하는 것이 포함됩니다. 이 힘은 단일 방향으로 작용하여 해당 축을 따라 재료를 균일하게 압축합니다.
몰드 격납
압력을 가하기 전에 SrTiO3 나노 분말을 스테인리스 스틸 몰드에 넣습니다. 이 몰드는 압축 샘플의 물리적 경계와 최종 형상을 정의하는 데 중요합니다. 프레스는 몰드 어셈블리에 작용하여 분말로 힘을 전달합니다.
구조적 무결성 달성
"녹색 본체" 생성
이 단계의 주요 산출물은 녹색 본체로 알려져 있습니다. 기계적 힘은 나노 입자 사이의 큰 공극을 제거하여 느슨한 분말을 응집된 덩어리로 압축합니다. 아직 완전히 소결되지는 않았지만 이 본체는 형태를 유지할 만큼 충분한 기계적 강도를 가지고 있습니다.
형상 정의
유동적이고 다루기 어려운 느슨한 분말과 달리 녹색 본체는 고정된 모양을 유지합니다. 이러한 기하학적 안정성은 필수적입니다. 연구원들이 다음 처리 단계를 위해 재료가 분해되지 않고 물리적으로 이동, 측정 및 배치할 수 있도록 합니다.
절충점 이해
초기 압축 대 최종 밀도
벤치탑 프레스가 최종 고성능 재료를 생산하지 않는다는 점을 이해하는 것이 중요합니다. 생성된 녹색 본체는 완전히 소결된 제품에 비해 여전히 상대적으로 다공성입니다. 최적의 전기적 또는 구조적 성능에 필요한 밀도가 부족합니다.
추가 처리의 필요성
이 압축 단계는 순전히 기초적인 것입니다. 완전한 소결을 달성하고 폐쇄된 기공을 제거하려면 녹색 본체는 진공 핫 프레스 소결과 같은 후속 처리를 거쳐야 합니다. 초기 프레스는 단순히 재료가 고온, 고압 환경을 견딜 수 있도록 준비합니다.
목표에 맞는 올바른 선택
재료 준비의 효과를 극대화하려면 압축 매개변수를 다운스트림 요구 사항과 일치시키십시오.
- 주요 초점이 취급 안정성인 경우: 소결로로 옮길 때 부서지지 않을 만큼 녹색 본체를 단단하게 만드는 압력(예: 4MPa)을 목표로 하십시오.
- 주요 초점이 최종 재료 품질인 경우: 이 "프리폼" 형상이 핫 프레스 중 최종 소결의 균일성을 결정하므로 초기 압축 형상이 정확한지 확인하십시오.
벤치탑 전기 프레스는 원료 화학적 잠재력을 실질적이고 처리 준비가 된 구조로 변환하는 중요한 게이트키퍼입니다.
요약 표:
| 공정 구성 요소 | SrTiO3 준비에서의 역할 |
|---|---|
| 힘 적용 | 나노 입자에 약 4MPa의 단방향 압력 적용 |
| 몰드 시스템 | 정밀한 기하학적 성형을 위한 스테인리스 스틸 격납 |
| 출력 제품 | 취급을 위한 구조적 무결성을 갖춘 응집된 '녹색 본체' |
| 주요 목표 | 진공 핫 프레스 소결을 위한 사전 소결 준비 |
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참고문헌
- Erque Zhao, Yunjiao Zhang. Research and Development of Preparation Technology of Strontium Niobate Titanate Single Crystal. DOI: 10.38007/ijetc.2022.030304
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