石墨模具在 Cr-Si 合金粉末的真空热压过程中起着至关重要的双重作用。它们同时充当定义合金形状的结构容器和传递外部力至粉末混合物的机械传力介质。
通过结合高温容纳能力和传递显著机械载荷的能力，石墨模具能够消除内部气孔并确保合金基体的完全致密化。
双重作用的力学原理
作用一：成型容器
石墨模具的主要后勤功能是充当成型容器。
它将松散的 Cr-Si 合金粉末混合物限制在定义的几何形状内。
这确保了最终的块状材料在整个烧结过程中保持正确的宏观形状。
作用二：压力传递介质
除了简单的容纳之外，模具还充当压力传递的主要介质。
它有效地将外部机械压力——通常范围为20 至 50 MPa——从设备的液压系统直接传递到粉末内部。
这种传递使得力能够到达材料的核心，这对于均匀压实至关重要。
实现致密化
这种压力传递和高温的结合驱动了材料的物理转变。
通过使粉末承受这些力，模具有助于消除内部气孔。
这个过程对于实现完全致密化至关重要，将松散的粉末转化为固体、高性能的合金。
理解操作要求
承受极端条件
为了使模具能够履行其双重作用，它必须在严苛的应力下保持结构完整性。
该过程通常涉及温度达到约1150°C 和高达50 MPa 的压力。
如果模具材料无法承受这些极端条件，压力传递将失败，导致产生多孔、无法使用的部件。
稳定性的重要性
虽然主要作用是机械作用，但模具的化学稳定性对结果同样至关重要。
模具必须保持化学惰性，以避免在高温下与合金系统发生反应。
这确保了烧结样品的纯度和尺寸精度得以保留，而不会受到污染。
为您的目标做出正确选择
在设计或监督真空热压过程时，请考虑模具的能力如何与您的具体目标保持一致。
- 如果您的主要重点是最大密度：确保您的设备和模具设计能够承受压力谱的上限（接近 50 MPa），以有效消除孔隙率。
- 如果您的主要重点是几何精度：优先考虑所用石墨等级的结构完整性和热稳定性，以防止在峰值温度（1150°C）下发生变形。
石墨模具不仅仅是容器；它们是连接松散粉末与固体、完全致密的高性能合金之间差距的活性工具。
总结表：
| 功能 | 描述 | 关键优势 |
|---|---|---|
| 结构容器 | 定义 Cr-Si 粉末的宏观几何形状。 | 确保精确的最终形状。 |
| 压力介质 | 将 20-50 MPa 的压力从液压系统传递到粉末。 | 消除内部孔隙。 |
| 热稳定性 | 在高达 1150°C 的温度下可靠运行。 | 防止模具变形。 |
| 化学惰性 | 抵抗高温下与合金的反应。 | 保持材料纯度。 |
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