4주식 유압 프레스는 SiCw/Cu–Al2O3 복합 재료의 열 압출 중 미세 구조 엔지니어링의 중심 엔진 역할을 합니다. 가열된 복합 재료 빌릿을 고압출비 다이를 통과하도록 막대한 제어 압력을 가하여 다공성 소결 재료를 치밀하고 고강도 구조 로드로 효과적으로 변환합니다.
핵심 요점 프레스는 단순히 재료의 모양을 만드는 것이 아니라 내부 구조를 근본적으로 변경합니다. 강렬한 소성 변형을 생성함으로써 프레스는 최대 밀도를 위해 내부 미세 기공을 제거하고 무작위 탄화규소 위스커(SiCw)를 방향성 있게 정렬시켜 복합 재료의 하중 지지 강도를 크게 증폭시킵니다.
미세 구조 무결성 강화
이 맥락에서 유압 프레스의 주요 기능은 재료의 변형 저항을 극복하여 최종 제품이 소결만으로는 도달할 수 없는 물리적 특성을 달성하도록 보장하는 것입니다.
내부 결함 제거
소결된 빌릿에는 종종 잔류 다공성이 있습니다. 이는 약점 역할을 하는 작은 내부 공극입니다. 유압 프레스는 이러한 내부 미세 기공을 완전히 닫기에 충분한 힘을 가합니다.
최대 밀도 달성
고온 압출을 통해 재료는 강렬한 압축을 받습니다. 이 공정은 SiCw/Cu–Al2O3 복합 재료의 최종 밀도를 크게 향상시켜 이론적 밀도 한계에 더 가깝게 만들고 단단하고 연속적인 금속 매트릭스를 보장합니다.
기계적 성능 향상
단순한 치밀화 외에도 유압 프레스는 복합 재료의 내부 보강 요소의 기하학적 재배열을 담당합니다.
위스커의 방향성 정렬
압출 전에 매트릭스 내의 탄화규소 위스커(SiCw)는 종종 무작위로 배향됩니다. 프레스가 재료를 다이를 통해 밀어낼 때 발생하는 전단력은 이러한 위스커를 압출 방향과 평행하게 방향성 있게 정렬하도록 유도합니다.
하중 지지 용량 극대화
이 정렬은 기계적 성능에 매우 중요합니다. 위스커를 로드의 축을 따라 배향함으로써 공정은 강화 효과를 극대화합니다. 정렬된 위스커는 효과적으로 하중을 지지하여 최종 복합 재료 로드의 인장 강도와 내구성을 크게 향상시킵니다.
공정 변수 이해
유압 프레스는 강력한 도구이지만 그 효과는 작동 조건의 정밀한 제어에 달려 있습니다.
고압출비 다이의 필요성
압력만으로는 충분하지 않습니다. 프레스는 고압출비 다이와 함께 작동해야 합니다. 프레스의 힘과 다이의 기하학적 구조의 조합이 위스커를 정렬하는 데 필요한 마찰과 흐름을 생성합니다.
열 및 압력 동기화
이 공정은 매우 민감합니다. 프레스는 재료가 특정 고온에 있을 때 압력을 유지해야 합니다. 프레스 주기 동안 재료가 너무 빨리 냉각되면 소성 변형이 어려워져 균열이나 불완전한 치밀화가 발생할 수 있습니다.
목표에 맞는 선택
SiCw/Cu–Al2O3 복합 재료에 대한 유압 프레스 작동을 구성할 때 특정 목표가 공정 매개변수를 결정해야 합니다.
- 결함 제거가 주요 초점인 경우: 모든 내부 미세 기공과 공극의 완전한 폐쇄를 보장하기 위해 가해지는 압력의 크기를 우선시하십시오.
- 방향성 강도가 주요 초점인 경우: 프레스와 함께 사용되는 다이의 압출비를 중심으로 하십시오. 이 기하학적 축소가 SiC 위스커의 정렬을 유도하기 때문입니다.
4주식 유압 프레스는 원료 복합 재료의 잠재력을 방향성 있는 구조적 성능으로 전환하는 확실한 도구입니다.
요약 표:
| 특징 | SiCw/Cu–Al2O3 복합 재료에 미치는 영향 |
|---|---|
| 압력 적용 | 내부 미세 기공을 닫고 소결 결함을 제거합니다. |
| 소성 변형 | 최대 밀도를 위해 고비 다이를 통해 재료를 구동합니다. |
| 전단력 생성 | 탄화규소 위스커(SiCw)의 방향성 정렬을 유도합니다. |
| 기계적 결과 | 인장 강도와 하중 지지 용량을 크게 증폭시킵니다. |
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참고문헌
- 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
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