高纯石墨模具在钼钠（Mo-Na）合金靶材的真空热压过程中，既充当精确的容纳容器，也是主要的机械界面。它们的设计旨在确定靶材的物理几何形状，同时在极端热环境下将巨大的液压传递给粉末混合物。
这些模具的关键价值在于它们能够在1600°C的温度下保持结构刚性，并施加45 MPa的压力，使松散的粉末混合物能够实现高密度的塑性流动，而不会发生模具变形。
致密化的力学原理
几何形状定义
石墨模具最直接的功能是作为精密容器。
它将松散的钼钠粉末混合物限制在特定体积内。这种限制定义了合金靶材最终的直径和形状，确保在固结过程中实现近净成形。
机械压力传递
除了简单的容纳，模具还充当了炉子液压系统的活性传递介质。
它有效地将外部机械压力传递到内部粉末。在钼钠合金的特定应用中，模具通过传递必要的力来诱导颗粒重排和扩散，从而促进致密化过程。
承受极端工艺条件
高温稳定性
钼钠合金的真空热压在极高的温度下进行，具体为1600°C。
高纯石墨模具必须具备出色的热稳定性。它在这些温度下能保持其形状和材料性能，防止容器软化或与合金发生剧烈的化学反应。
负载下的结构强度
在高温的同时，该工艺还涉及高压施加。
模具承受的压力为45 MPa。其设计能够承受这种显著的应力而不破裂或变形，确保压力单轴施加到粉末上，而不是通过模具失效而消散。
热管理作用
热场均匀化
虽然主要参考资料侧重于力学方面，但高纯石墨也因其导热性而被使用。
根据一般的热压原理，模具有助于将热量均匀地分布到钼钠粉末上。这种热场均匀化对于防止可能导致靶材开裂或密度不均的非均匀热应力至关重要。
关键考虑因素和权衡
纯度与污染
石墨的“高纯度” designation 不仅仅是一个标签；它是一个功能要求。
低质量的石墨在真空中可能会释放杂质或释气，从而可能污染钼钠合金。模具必须足够纯净，以防止碳污染或将外来颗粒引入靶材基体。
机械限制
尽管强度很高，但与金属相比，石墨模具是易碎的。
虽然它们能很好地承受压缩载荷（如这里所需的45 MPa），但如果受到剪切应力或冲击，它们很容易失效。液压机中的不对中可能导致灾难性的模具断裂。
确保靶材质量
为了优化钼钠合金靶材的生产，请考虑以下关于模具选择和使用的建议：
- 如果您的主要关注点是几何精度：确保模具设计考虑到1600°C下的轻微热膨胀，以保持严格的直径公差。
- 如果您的主要关注点是材料密度：验证模具壁厚是否足以承受完整的45 MPa载荷而不会发生侧向变形。
- 如果您的主要关注点是合金纯度：仅使用经过认证的高纯度石墨等级，以最大限度地降低碳扩散到钼基体中的风险。
石墨模具不仅仅是一个被动的容器；它是使钼钠靶材的高温、高压合成在物理上成为可能的技术支柱。
总结表：
| 功能 | 描述 | 关键指标 |
|---|---|---|
| 几何形状定义 | 将粉末限制在特定体积内，实现近净成形 | 精确形状/直径 |
| 压力传递 | 传递液压以诱导颗粒重排 | 高达45 MPa |
| 热稳定性 | 保持结构刚性而不软化或反应 | 高达1600°C |
| 纯度控制 | 防止在真空中发生碳污染和释气 | 高纯度等级 |
| 热均匀化 | 均匀分布热量以防止内部开裂 | 均匀密度 |
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