石墨模具是真空热压系统与 CoCrCuFeNi 高熵合金粉末之间的关键界面。它们通过定义部件的几何形状、均匀传递致密化所需的热量和液压，以及主动创造防止氧化的化学环境，发挥多方面作用。
核心要点 石墨模具是积极的工艺促进者，而不仅仅是被动的容器。它们在高温下保持机械稳定性的独特能力，以及产生局部还原气氛的能力，对于将松散的合金粉末转化为致密的、无氧化的大块材料至关重要。
致密化的力学原理
均匀压力传递
在真空热压过程中，致密化依赖于粉末颗粒的重新排列和塑性变形。石墨模具充当此力的直接传递介质。
它必须承受液压系统施加的巨大轴向载荷——通常在 12 MPa 到 50 MPa 之间。模具将此压力均匀地传递给 CoCrCuFeNi 粉末，消除孔隙率，确保最终产品结构牢固。
高效热量传递
石墨具有优异的导热性，这对于在高温（例如 900°C）下加工的高熵合金至关重要。
模具从炉子元件吸收热量，并将其均匀地分布到整个粉末体积中。这可以防止可能导致合金块内烧结不均匀或产生残余应力的热梯度。
结构定义和稳定性
高温几何形状保持性
模具的基本作用是定义样品的形状，例如圆柱体或块体。
与可能软化或变形的金属模具不同，石墨保持卓越的热稳定性。即使在高温和重液压夹紧压力的同时作用下，它也能保持其尺寸和结构完整性。
合金的化学保护
还原气氛效应
氧化是含有铬 (Cr) 和铁 (Fe) 等活性元素的高熵合金的主要风险。
在高温下，石墨会自然产生还原气氛。这种化学环境会主动消耗模腔内的残留氧气，从而在真空之外增加了额外的保护层。这确保了金属颗粒之间存在清洁的界面，从而促进更好的结合和优越的机械性能。
工艺考虑和限制
机械载荷限制
虽然石墨很坚固，但与工具钢相比，其机械强度是有限的。
工艺工程师必须仔细计算施加的压力（例如，根据具体的石墨等级，将其保持在 25–50 MPa 的范围内），以避免模具破裂。破裂的模具会导致压力损失和立即的烧结失败。
为您的目标做出正确选择
为了优化 CoCrCuFeNi 合金的烧结，请考虑模具如何与您的具体加工目标相互作用：
- 如果您的主要重点是致密化：确保所选的石墨等级具有高抗压强度，能够承受最大液压（高达 50 MPa）而不变形。
- 如果您的主要重点是微观结构纯度：通过确保紧密配合和使用高纯度模具材料来最大化石墨的还原潜力，以有效清除氧气并防止氧化物夹杂。
您的真空热压工艺的成功，在很大程度上取决于您的石墨模具的质量以及炉子参数。
总结表：
| 功能 | 描述 | 对烧结的影响 |
|---|---|---|
| 压力传递 | 将 12–50 MPa 的载荷均匀传递给粉末 | 消除孔隙率并确保高密度 |
| 导热性 | 在 900°C 以上快速均匀地分布热量 | 防止热梯度和残余应力 |
| 几何形状保持性 | 在高热和高压下保持形状 | 确保大块材料的尺寸精度 |
| 还原气氛 | 自然消耗腔体内的残留氧气 | 防止铬和铁等活性元素的氧化 |
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