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做粉末成型，方法不少：无压烧结、气氛烧结、热等静压、热压烧结，各有各的适用场景。很多客户选型的时候会问，热压烧结炉到底比别的方法强在哪。东莞市志远工业设备有限公司在配真空加压烧结炉的时候，经常要把这几种工艺摆在一起对比，下面说点实在的。
一、致密度比无压烧结高一档
无压烧结靠原子扩散自然致密，温度要烧得高、时间要烧得长，孔隙率往往还压不下来。热压烧结是一边加热一边加压，粉末颗粒在塑性状态下被挤在一起重排，靠机械力帮忙致密化。结果就是烧结温度低100到200度，保温时间短得多，致密度却能做上去，接近理论密度。晶粒因为温度低、时间短，反而更细，强度和韧性跟着上来。
对难烧结的材料尤其明显。比如碳化硅、氮化硅这类共价键材料，无压烧结要加大量助剂、温度很高才烧得动；热压在较低温度下配合压力就能致密，助剂用量也少，材料纯度反而更高。这一点对做功能陶瓷的客户来说很重要，因为助剂多了会影响材料的电性能和热性能。
二、温度低时间短晶粒反而更细
热压的另一个好处是参数可控性强。温度、压力、时间三个旋钮拧一拧，晶粒大小、晶界分布、相组成都能跟着调。想要细晶高强，就低温短保；想要晶粒长大提高韧性，就适当升温延时。这种可设计性，做功能材料、梯度材料的时候特别有用。
跟热等静压比，热压设备投入低、工装简单，适合形状相对规则的块体、盘体、片体工件。热等静压虽然形状适应性更好，但设备贵、周期长，做简单件用它有点大材小用。怎么选，看工件形状和批量，不是越贵越好。
三、什么工件适合上热压
热压烧结适合做硬质合金刀具、陶瓷密封环、石墨模具、氧化铝氮化硅结构件、粉末冶金高致密零件、弥散强化材料等。形状上以圆柱、圆盘、方形块为主，形状特别复杂、壁厚差大的件，热压模具成本会上去，这时候要跟客户算清楚账，看看是不是换别的工艺更划算。
举个例子，某氮化硅轴承厂原来无压烧结温度1780度、保温2小时，致密度96%。改热压后温度1680度、保温20分钟，致密度99.2%，抗弯强度从800兆帕升到1150兆帕，单炉能耗降了约三分之一。这个对比很直观，温度降了100度，时间从2小时缩到20分钟，性能反而上去了。 类似工况下，真空加压烧结炉能够提供稳定的作业环境。
四、分段加压的细节决定致密度
很多客户上来就把压力拉满，以为压力越大越好。实际上热压初期粉末颗粒之间还在重排，压力太大会把低密度区域的气体包裹住排不出来，后期反而形成闭孔。合理的做法是分段加压：升温阶段压力加到30%，接近烧结温度时升到70%，保温末期再加到100%。这样气体有充分时间从孔隙里逸出，最终致密度能提高一两个百分点。
做硬质合金和结构陶瓷的时候，这个细节差别在显微组织里很容易看出来。分段加压的样品孔隙细小且分散，一次性加压的样品孔隙集中在边缘。别觉得这一两个百分点的致密度不重要，放到刀具和轴承上，就是使用寿命差一倍的事。
再补一个石墨模具厂的对比案例。用热压做等静压石墨坯，相比无压烧结，坯体密度均匀性从偏差5%压到1.5%，后续机加工废品率降了8%。石墨模具这个东西，密度不均匀的话，放电加工的时候局部放电不均，模具寿命直接打折。热压出来的坯体密度均匀，后续机加工和使用都更省心。
还有个模具选择的细节值得提。石墨模具在2000度以下使用没问题，但超过2200度后石墨会跟某些氧化物发生还原反应，样品表面容易增碳。做氧化物陶瓷比如氧化铝、氧化锆，温度超过1800度时建议改用氧化锆内模或者钼合金模具。模具厚度也要匹配压力大小，100兆帕以上的压力需要模壁厚度不小于直径的六分之一，否则侧面容易鼓胀变形。很多小厂做热压初期图便宜用薄壁石墨模，压个十来炉模具就废了，样品也跟着报废。
还有个跟工艺成本相关的账要算。热压烧结虽然单炉设备投入比无压烧结高，但温度低、时间短、致密度高，算下来单件能耗和材料损耗反而更低。特别是做难烧结材料的时候，无压烧结要加大量助剂，助剂成本不低，而且影响材料纯度。热压烧结助剂用量少，材料本身的成本就能降一块。具体划不划算，得拿自己的材料和批量算一笔账，不能光看设备报价。
热压烧结不是万能的，但在难烧结、要致密、要细晶的场合，它温度低、时间短、致密度高的优势很实在。东莞市志远工业设备有限公司做真空箱式气氛炉和热压设备的时候，会按材料和工件帮客户判断该不该上热压，避免选错工艺白花设备钱。 志远工业设备提供真空加压烧结炉、真空钎焊炉等设备，配套完善的售后技术支持。