石墨模具在钛真空热压过程中充当结构和热界面。它们充当精确的容器，定义松散金属粉末的几何形状，同时充当致密化所需的热量和机械压力传递的介质。
核心要点 石墨不仅对于保持形状至关重要，而且还在于其在高温下保持高强度的独特能力。它允许有效地将显著的外部压力（例如 30 MPa）和热能直接施加到钛粉末上，确保最终产品实现高密度和几何稳定性。
约束和成型的力学原理
定义产品几何形状
石墨模具的基本作用是作为松散钛金属粉末的容器。
由于起始材料是粉末而不是实心坯料，因此模具提供了定义最终产品几何形状所必需的边界。
限制侧向膨胀
在压制过程中，模具限制了粉末的移动。
通过防止侧向膨胀，模具迫使粉末垂直压实，确保最终烧结的合金实现与模具内部设计一致的精确尺寸。
促进材料致密化
机械压力传递
要将松散粉末转化为固体高性能合金，需要巨大的压力。
石墨模具具有出色的高温强度，能够承受并直接将外部施加的压力——在您的主要上下文中特别提到为30 MPa——传递到粉末体。这种单轴力的传递对于消除空隙和实现材料致密化至关重要。
导热性和热传递
致密化既需要热量也需要压力。
石墨具有出色的导热性，充当将热能从炉膛环境传递到钛粉末的桥梁。这确保粉末均匀达到所需的烧结温度，从而促进强最终产品所需的冶金结合。
理解权衡
石墨的机械极限
虽然石墨因其高温强度而被选用，但它并非坚不可摧。
施加的压力（例如，根据具体设置在 30 MPa 到 49 MPa 之间）必须经过仔细计算，以避免超过石墨模具的抗压强度。过大的压力可能导致模具破裂或变形，从而损害钛零件的几何稳定性。
预压实的作用
需要注意的是，热压机中的石墨模具通常是成型的第二阶段。
理想情况下，松散粉末首先进行冷压（通常约为 18 MPa），以消除大空隙并创建具有足够强度的“生坯”。如果仅依靠热压机中的石墨模具在没有预压的情况下完成所有压实工作，可能会导致装载过程中收缩不均匀或不稳定。
为您的目标做出正确的选择
为了优化钛合金的真空热压工艺，请考虑以下具体调整：
- 如果您的主要重点是几何精度：确保您的模具设计考虑到侧向膨胀的限制，因为模具在高温下定义了最终的形状边界。
- 如果您的主要重点是最大密度：验证您的石墨模具的壁厚和等级能够承受至少 30 MPa 的压力而不会变形，以确保完全的力传递。
成功的热压依赖于模具的导热性与其在不发生故障的情况下传递力的机械能力之间的平衡。
摘要表：
| 功能 | 钛热压中的作用 | 主要优势 |
|---|---|---|
| 结构约束 | 定义最终几何形状并限制侧向膨胀 | 高尺寸精度 |
| 压力传递 | 承受并传递高达 30+ MPa 的单轴力 | 高效的空隙消除 |
| 热界面 | 高导热性将热量传递到金属粉末 | 均匀烧结和结合 |
| 高温强度 | 在高温下保持机械完整性 | 防止模具变形 |
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