이 맥락에서 실험실용 유압 프레스의 주요 역할은 혼합된 질화붕소와 셀룰로오스(Bh-BN/CMC) 원료 분말의 고압 압축을 수행하는 것입니다. 특정 시간 동안 수 톤의 압력을 가함으로써 장비는 느슨한 입자를 조밀하게 재배열하도록 강제하여 큰 내부 기공을 효과적으로 제거하고 두 구성 요소 간의 긴밀한 접촉을 보장합니다.
유압 프레스는 느슨한 분말 혼합물을 단단하게 압축된 고체로 변환하는 필수적인 소결 도구 역할을 합니다. 이러한 물리적 압축은 재료가 균질 슬러리로 용해되고 대칭 구조를 형성하기에 충분히 통합되도록 보장하는 중요한 전제 조건입니다.
재료 준비의 역학
고밀도 재배열 달성
유압 프레스는 원료 분말 혼합물에 상당한 단축 하중을 가합니다. 이 압력은 질화붕소와 셀룰로오스 입자를 물리적으로 이동시켜 서로 맞물리도록 합니다.
이 과정은 느슨하고 통기성이 있는 분말 더미를 단단하고 응집력 있는 단위로 변환합니다. 이는 복합재의 초기 "녹색 밀도"를 설정하는 기본 단계입니다.
내부 결함 제거
압축 단계의 주요 목표는 큰 내부 기공을 제거하는 것입니다. 충분한 압력이 없으면 입자 사이에 공기 주머니가 갇혀 구조적 약점이 발생합니다.
유압 프레스는 이러한 공극을 최소화하여 내부 구조가 균일하도록 보장합니다. 이러한 기공률 감소는 후속 공정 단계에서 재료의 기계적 무결성에 필수적입니다.
구성 요소 상호 작용 촉진
프레스는 별도의 Bh-BN 및 CMC 구성 요소를 높은 접촉 근접성으로 강제합니다. 이것은 단순히 모양을 만드는 것이 아닙니다. 두 재료가 접촉하는 표면적을 최대화하는 것입니다.
이러한 긴밀한 접촉은 공정의 후기 단계를 촉진하기 위해 명시적으로 요구됩니다. 이를 통해 느슨하게 압축되고 분리된 분말로는 달성하기 어려운 균일하고 균질한 슬러리로 혼합물을 적절하게 용해할 수 있습니다.
절충점 이해
불충분한 압력의 위험
가해지는 압력이 너무 낮거나 일정하지 않으면 분말 입자가 필요한 소성 변형이나 재배열을 거치지 않습니다. 이로 인해 밀도가 낮고 상당한 내부 공극이 있는 "녹색 본체"가 생성됩니다.
결과적으로 후속 슬러리 형성은 균일하지 않을 가능성이 높습니다. 긴밀한 입자 접촉 부족은 고품질 복합재에 필요한 균일한 혼합을 방지합니다.
정밀도의 필요성
높은 압력이 필요하지만 "특정 시간" 동안 가해져야 합니다. 이 단계를 서두르면 압력 방출 후 재료가 팽창하여 균열이나 기공이 다시 발생하는 탄성 스프링백이 발생할 수 있습니다.
목표에 맞는 올바른 선택
Bh-BN/CMC 복합재의 준비를 최적화하기 위해 특정 목표에 따라 다음 사항을 고려하십시오.
- 슬러리 균질성이 주요 초점인 경우: 이 사전 압축이 혼합물이 나중에 얼마나 잘 용해되는지에 직접적인 영향을 미치므로 프레스가 입자 접촉을 최대화하기에 충분한 톤수를 가하도록 하십시오.
- 구조적 밀도가 주요 초점인 경우: 공기가 빠져나가고 입자가 완전히 재배열되어 내부 기공을 최소화할 수 있도록 압력 유지 시간을 우선시하십시오.
실험실용 유압 프레스는 단순한 성형 도구가 아닙니다. 복합 구조의 최종 품질을 결정하는 재료 통합의 촉진자입니다.
요약표:
| 공정 단계 | 유압 프레스의 기능 | 최종 복합재에 미치는 영향 |
|---|---|---|
| 분말 압축 | 고압 단축 하중 가하기 | 느슨한 분말을 조밀하고 응집력 있는 고체로 변환 |
| 기공 관리 | 내부 공기 주머니 제거 | 구조적 무결성 및 기계적 강도 향상 |
| 구성 요소 상호 작용 | Bh-BN과 CMC 간의 표면 접촉 최대화 | 대칭을 위한 균질 슬러리 형성 촉진 |
| 품질 관리 | 제어된 압력 지속 시간 | 탄성 스프링백 및 내부 균열 방지 |
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참고문헌
- Chengning Yao, Felice Torrisi. Thermally Conductive Hexagonal Boron Nitride/Polymer Composites for Efficient Heat Transport. DOI: 10.1002/adfm.202405235
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