高温模具主要用作精密定位容器和传压介质。在金属复合材料的真空热压过程中，这些模具可固定多层箔堆叠的对齐，以防止结构移位。至关重要的是，它们充当了缓冲器，将液压载荷均匀地分布到样品表面，从而确保在烧结过程中材料密度和粘合的一致性。
模具不仅仅是一个被动的容器；它是一个主动的机械界面。它将单轴液压转化为均匀表面压力的能力是防止局部未粘合和厚度不均等致命缺陷的最关键因素。
确保结构完整性和对齐
精确的层定位
金属复合材料依赖于箔堆叠的精确排列。
模具充当定位容器，将多层堆叠固定在原位。这种严格的限制可防止在真空过程的初始阶段发生层的横向移动或错位。
定义几何尺寸
模具负责复合材料的最终形状。
通常使用石墨，因为它即使在高温下（通常超过 650°C）也能保持高机械强度。通过抵抗载荷下的变形，模具可确保复合材料固化到所需的精确尺寸。
力传递的力学
均匀载荷分布
这是模具最重要的技术功能，正如主要参考资料所强调的那样。
液压机沿一个方向（单轴）施加力。模具充当传压介质，将该力均匀地分布到复合材料板的整个表面区域。
防止粘合缺陷
压力不均是复合材料失效的主要原因。
如果模具未能均匀分布压力，则可能出现“压力阴影”或薄弱点。这会导致局部未粘合（分层）或厚度变化，从而影响最终部件的机械性能。
热稳定性和化学稳定性
高效传热
除了压力，模具还负责管理过程的热量分布。
石墨具有出色的导热性。这使得模具能够有效地将热量从炉膛元件传递到内部复合材料核心，从而确保材料从外到内均匀烧结。
保护和脱模
模具材料的化学性质在表面质量方面起着至关重要的作用。
高纯度石墨在化学上是稳定的，并在真空中产生轻微的还原气氛。这有助于保护金属粉末（如铝）免于氧化，并便于工艺完成后轻松脱模。
理解权衡
材料降解
虽然石墨很坚固，但它最终是消耗品。
在高温和高压（35-70 MPa）下反复循环会导致机械磨损和氧化。磨损的模具可能会引入表面不规则性或无法保持尺寸公差，需要严格更换周期。
强度与成本
并非所有石墨都一样。
需要高强度、高纯度的石墨才能承受显著的机械压力而不变形。使用较低等级的模具来节省成本，可能会导致载荷下结构失效，从而损坏复合材料样品并损坏热压设备。
为您的目标做出正确的选择
为了最大限度地提高金属复合材料的性能，请根据您的具体缺陷选择模具策略：
- 如果您的主要重点是粘合完整性：优先选择具有完美平行度的模具设计，以确保压力在没有梯度的情况下分布，从而消除未粘合区域。
- 如果您的主要重点是尺寸精度：选择高密度、高强度的石墨等级，以在峰值液压下实现最小变形。
模具是热压机的原始能量与复合材料的精细微观结构之间的关键桥梁。
总结表：
| 功能 | 描述 | 主要优点 |
|---|---|---|
| 定位 | 固定多层箔堆叠并使其对齐 | 防止结构移位和错位 |
| 力传递 | 将单轴液压转化为均匀表面压力 | 消除局部未粘合和分层 |
| 几何定义 | 在高温（>650°C）下抵抗变形 | 确保精确的尺寸公差 |
| 热管理 | 有效地将热量从炉膛传递到核心 | 促进均匀烧结和材料密度 |
| 化学稳定性 | 在真空中产生还原气氛 | 防止氧化并便于脱模 |
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