石墨箔是一种重要的保护衬垫，在烧结过程中放置在复合粉末和石墨模具壁之间。其主要功能是作为柔性隔离介质，防止石墨烯增强的 ZrB2-SiC 材料在极端高温和高压下与模具发生化学反应或粘附。
核心要点 石墨箔不仅仅是一个附件；它是一个关键的工艺赋能者，将样品与工具分离开来。通过防止陶瓷与模具的熔合，它确保最终样品保持其表面完整性，同时延长昂贵的石墨模具组件的使用寿命。
高性能烧结中隔离的作用
要理解为什么需要箔片，必须参考补充内容中描述的环境。这些复合材料的烧结涉及高达 20 MPa 的压力和高达 2000°C 的温度。
在这种严酷的环境中，材料自然会发生结合。石墨箔介入以管理这种相互作用。
防止化学熔合
在高温下，复合粉末和石墨模具可能会发生化学反应。
石墨箔充当化学屏障。它阻止 ZrB2-SiC 混合物与模具壁中的碳发生反应，否则会导致样品与工具熔合。
减轻物理粘附
即使没有化学反应，用于致密化材料的巨大机械压力也会将粉末压入模具壁的孔隙中。
箔片形成物理屏障。它确保用于致密化陶瓷的高压不会导致材料在机械上锁入模具表面。
操作和经济优势
除了保护样品的化学性质外，箔衬垫还提供了显著的操作优势，影响了制造过程的成本和效率。
便于脱模
将烧结的陶瓷样品从模具中取出是一项精细的操作。如果样品粘住，在取出过程中可能会破裂，从而损坏零件。
箔片显著降低了脱模难度。因为它防止了粘附，样品更容易从模具中滑出，从而降低了施加在脆性陶瓷产品上的机械应力。
延长模具使用寿命
石墨模具是昂贵的消耗品。它们在每个循环中都会受到侵蚀和磨损。
箔片充当牺牲层。它保护模具表面免受陶瓷粉末引起的侵蚀，保持模具的结构完整性，并允许其比通常情况下使用更多次。
要避免的常见陷阱
虽然主要参考资料强调了使用箔片的好处，但了解忽略此步骤的后果很重要。
直接接触的风险
尝试在没有此衬垫的情况下进行烧结是一个关键错误。没有箔片，“灾难性粘附”的可能性会显著增加。
这通常会导致样品在取出过程中被破坏，或者需要将模具从零件上加工掉，从而在一个使用周期后有效地破坏了工具。
影响表面质量
主要参考资料指出，箔片可保持表面完整性。
省略箔片会使样品直接暴露在模具表面。模具上的任何缺陷或磨损模式都会直接转移到复合材料上，可能导致表面缺陷，从而影响材料的性能。
为您的目标做出正确的选择
无论您是优化研究质量还是生产量，使用石墨箔对于此类材料来说都是一个不容谈判的标准。
- 如果您的主要重点是样品质量：使用箔片以保证无瑕疵的表面光洁度，并防止模具壁的化学污染。
- 如果您的主要重点是成本效益：使用箔片以最大化单个石墨模具的使用次数，然后再需要更换。
最终，石墨箔衬垫是将致密化所需的海量力与无损坏、可取回的最终产品的需求相结合的关键。
总结表：
| 功能 | 主要优势 | 对工艺的影响 |
|---|---|---|
| 化学屏障 | 防止样品与模具熔合 | 确保材料纯度和完整性 |
| 物理屏障 | 减轻压力下的机械锁定 | 降低脱模难度和破损率 |
| 牺牲层 | 保护模具壁免受侵蚀 | 延长昂贵的石墨工具的使用寿命 |
| 表面控制 | 保持样品表面光洁度 | 减少后处理和表面缺陷 |
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