高强度石墨模具在钌靶的真空热压过程中，充当烧结系统与原材料之间的关键界面。
具体而言，它们同时承担三个角色：作为尺寸稳定的成型容器，将双向机械压力传递给粉末，并利用高导热性确保均匀的热分布。这些综合功能共同决定了钌靶的最终密度、结构完整性和尺寸精度。
核心要点 石墨模具不仅仅是一个被动的容器；它是一个主动的传递介质。它在高温下承受能力以及均匀传递机械力和热能的能力，是实现均匀、高密度钌微观结构的关键决定因素。
容纳和成型作用
确定最终几何形状
从最基本的层面讲，石墨模具充当成型容器。它将松散的钌粉末限制在特定的体积内。
由于该过程在高温下进行，模具定义了靶材的尺寸边界。模具的精度直接关系到最终烧结样品的尺寸精度。
高温结构完整性
要作为容器发挥作用，模具必须具有优异的高温强度。
标准材料在烧结钌所需的热应力下会变形或失效。高强度石墨即使在真空热压过程的极端高温下也能保持其形状和刚性。
机械压力传递
双向力传递
该特定工艺的一个决定性特征是压力的施加。石墨模具充当将来自压机的显著双向机械压力传递给粉末的介质。
这与简单的容纳不同；模具壁和冲头必须在不通过变形吸收力的情况下传递力。
驱动致密化
有效传递这种压力对于材料的内部结构至关重要。
通过将压力均匀地传递给钌粉末，模具促使颗粒接触。这种机械压缩对于排出空隙并实现有效靶材所需的高密度至关重要。
热管理和均匀性
促进均匀热分布
石墨之所以被选用于此应用，很大程度上是由于其优异的导热性。
在热压过程中，热量必须均匀地渗透到粉末体中。模具充当导热体，确保热量不会集中在表面，而是分布在整个钌粉末的体积中。
确保微观结构均匀性
热量和压力的均匀性直接影响材料的质量。
如果模具未能均匀分布热量或压力，则会导致靶材的晶粒结构不一致或密度梯度。石墨模具确保了微观结构均匀性，这对于钌靶材在其最终应用中的性能至关重要。
理解权衡
真空保护的必要性
虽然石墨在高温下机械性能优异，但它对氧化化学敏感。
严格需要真空热压，因为石墨在烧结温度下在空气中会迅速氧化和降解。真空环境保护模具，最大限度地减少氧化损失，并显著延长其使用寿命。
平衡强度和脆性
高强度石墨是刚性的，这对于尺寸精度非常有利，但它不像金属那样具有延展性。
这种刚性允许精确的压力传递，但它也意味着模具有一个明确的极限。施加的压力必须经过仔细计算，以最大限度地提高致密化，同时不超过模具的断裂韧性。
为您的项目做出正确选择
石墨模具的选择和设计应由您对钌靶材的具体质量指标决定。
- 如果您的主要关注点是尺寸精度：优先选择弹性模量最高的石墨牌号，以最大限度地减少负载下的模具变形。
- 如果您的主要关注点是微观结构均匀性：确保模具壁厚允许一致的热通量，以防止粉末内部出现热梯度。
最终，石墨模具是将原材料钌粉末转化为致密、均匀且可用的工程材料的主要工具。
总结表：
| 功能类别 | 关键作用 | 对钌靶材的影响 |
|---|---|---|
| 尺寸成型 | 高温容纳 | 确保精确的几何形状和结构完整性 |
| 压力传递 | 双向力传递 | 驱动颗粒致密化并消除内部空隙 |
| 热管理 | 均匀热分布 | 保证微观结构均匀性和晶粒一致性 |
| 系统保护 | 真空兼容稳定性 | 在烧结过程中防止氧化并延长模具使用寿命 |
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