高纯石墨模具是钛复合材料真空热压烧结中的基本加工界面。其主要功能是在烧结过程中作为钛粉的成型容器，同时承受高达 30 MPa 的机械压力和高达 1300°C 的温度。
利用其耐高温性和优异的导热性，石墨模具将松散的粉末转化为致密、尺寸精确的复合材料。它们有效地连接了施加极端机械力与烧结所需热环境之间的桥梁。
成型和致密化的力学原理
作为精密容纳容器
石墨模具最直接的功能是确定最终产品的几何形状。它作为一个刚性容器，在烧结过程之前和期间保持松散的钛粉处于特定形状。这确保了材料在固结过程中能够符合精确的尺寸规格。
传递机械压力
除了简单的容纳，模具还是致密化过程的积极参与者。它作为液压系统将高达30 MPa的单轴压力直接传递到粉末的介质。这种压力对于迫使颗粒紧密接触、减小孔隙率和获得固体复合材料结构至关重要。
热管理作用
承受极端加工环境
钛复合材料需要高温烧结才能有效结合。石墨模具必须在高达1300°C的温度下保持其结构完整性和机械强度。与许多其他材料不同，石墨在这些特定的热压条件下不会显著软化或变形，从而确保模具在循环过程中不会坍塌。
确保均匀的加热分布
最终复合材料的质量在很大程度上取决于热量的施加方式。高纯石墨的优异导热性确保热能均匀地分布在模具和其中的粉末上。这可以防止局部“热点”或“冷点”，从而实现整个部件的均匀致密化和一致的材料性能。
理解权衡
高纯度的必要性
虽然石墨在化学上是稳定的，“高纯度”的 designation 对于钛加工来说并非可选项。钛在高温下具有很高的反应活性。使用含有杂质的低等级石墨会导致复合材料基体受到污染，从而损害最终零件的机械性能。
机械极限和消耗性
尽管石墨坚固，但它同时承受高温（1300°C）和高压（30 MPa）。在重复循环或过载的情况下，石墨可能会出现磨损或退化。它充当一种牺牲性或半永久性工具，优先考虑钛零件的完整性而非自身的无限寿命。
为您的目标做出正确选择
为了最大限度地提高石墨模具在您的特定烧结项目中的有效性，请考虑以下几点：
- 如果您的主要关注点是尺寸精度：确保所选的石墨牌号具有高密度和高强度，以抵抗 30 MPa 载荷下的变形。
- 如果您的主要关注点是材料纯度：验证石墨来源是否经过认证的“高纯度”，以防止在 1300°C 下发生不利的化学反应或碳污染。
您的钛复合材料的成功取决于模具在物理上对压力毫不退让，同时在化学上对反应保持“隐形”的能力。
总结表：
| 功能 | 参数/要求 | 对钛复合材料的影响 |
|---|---|---|
| 成型 | 刚性几何形状 | 确保精确的尺寸精度和最终零件形状 |
| 压力传递 | 高达 30 MPa | 促进颗粒致密化并减小孔隙率 |
| 热稳定性 | 高达 1300°C | 防止烧结过程中模具坍塌或变形 |
| 热分布 | 高导热性 | 确保均匀的材料性能并防止热点 |
| 纯度控制 | 高纯石墨 | 防止活性钛基体受到化学污染 |
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