石墨模具是热压机重型机械与精密 TiAl/Ti6Al4V 叠层板之间的关键结构界面。利用其高导热性和优异的高温强度，这些模具能够承受 30 MPa 的连续压力，从而促进复合材料的精确成型、连接和致密化，而自身不会发生变形。
核心作用 石墨模具不仅仅是容器；它们是主动的传递介质。其主要作用是将液压机的原始力转化为叠层板表面上均匀的、类似静水压力的压力，确保成功扩散连接所需的紧密层间接触。
载荷下的结构完整性
承受极端压力
热压过程中的主要挑战是在施加巨大力度的同时保持几何形状。
选择石墨模具是因为它们能够在30 MPa的载荷下保持结构刚性。与可能软化或翘曲的标准金属模具不同，石墨在加工钛合金所需的高温下能保持其强度。
导热性和稳定性
加工 TiAl 和 Ti6Al4V 需要精确的热管理。
石墨的高导热性确保热量从加热元件高效且均匀地传递到叠层板。这可以防止可能导致复合材料层内连接不均匀或产生内应力的热梯度。
致密化的力学原理
均匀压力传递
对于叠层板，必须在整个表面区域上均匀施加压力。
石墨模具充当压力传递介质，将液压缸的力垂直传递到样品。这种均匀性对于消除气孔并确保 TiAl 和 Ti6Al4V 层形成一个凝聚的整体至关重要。
促进层间接触
该过程的最终目标是不同金属层之间的扩散连接。
通过在不发生变形的情况下保持高压，模具迫使各层紧密接触。这种接近性使得 TiAl 和 Ti6Al4V 材料之间能够发生原子扩散，从而形成完全致密、高完整性的复合材料。
操作权衡
真空要求
虽然石墨在机械上很坚固，但在高温下它会与氧气发生化学反应。
为了有效利用石墨模具，热压过程必须在真空环境中进行。没有这种保护，石墨会迅速氧化和降解，可能污染钛板。
消耗性
在此过程中，石墨模具通常被视为消耗品。
尽管强度很高，但高温循环和机械摩擦的结合最终会导致磨损。它们为坯料提供了出色的尺寸稳定性，但与用于较低温度应用的、可重复使用的超级合金模具相比，它们的寿命有限。
为您的目标做出正确选择
为了优化您的 TiAl/Ti6Al4V 叠层板的热压工艺，请考虑以下优先事项：
- 如果您的主要重点是致密化：确保您的模具设计考虑到粉末或板材的特定收缩率，以便在整个烧结周期内保持 30 MPa 的压力。
- 如果您的主要重点是几何精度：使用高密度石墨牌号以最大限度地减少模具磨损和摩擦，确保最终的叠层板保持预期的精确宏观形状。
通过在高温高压下保持刚性，石墨模具将原始力转化为先进复合材料制造所必需的受控环境。
总结表：
| 特性 | 在热压中的作用 |
|---|---|
| 耐压性 | 在高温下承受 30 MPa 的载荷而不变形 |
| 导热性 | 确保均匀的热分布，防止内应力 |
| 压力传递 | 将液压转化为均匀的表面压力以实现连接 |
| 结构完整性 | 在致密化过程中保持叠层板的几何精度 |
| 环境要求 | 需要真空以防止石墨氧化和污染 |
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