在此背景下，石墨模具的主要作用是作为一个高精度、坚固的容器，能够实现不同材料层的顺序堆叠和固结。它提供了在高温高压下所需的结构完整性，同时在碳化钨颗粒（WCp）和铜（Cu）粉末逐层排列时提供物理支撑。
石墨模具不仅仅是一个成型工具；它是关键的稳定器，能够实现对单个层进行独立预压，确保精细的梯度结构得以保留，而不是混合成均质的整体。
分层堆叠的力学原理
用于粉末填充的精密腔体
模具创建一个定义的体积，可以在其中高精度地引入松散的粉末。在梯度功能材料（FGM）中，成分在整个体积中发生变化（例如，从纯铜过渡到富含钨的混合物）。石墨模具充当精密边界，将这些粉末限制在特定的几何形状内。
支撑顺序分层
当WCp和Cu粉末逐层铺设时，模具壁提供侧向支撑。这种约束防止粉末向外扩散或坍塌，这对于构建垂直梯度至关重要。
便于独立预压
这是堆叠阶段最关键的功能。模具允许操作员在添加下一层之前对每一层单独施加压力。此步骤固结该层，在引入新材料之前锁定颗粒分布。
确保几何和结构完整性
保持梯度结构
为了使FGM正常工作，层之间的过渡必须得到控制。通过提供刚性腔体，石墨模具确保组分的分布在每一特定层内保持准确。它防止了在没有稳定约束结构的情况下会发生的交叉污染或不受控制的混合。
压力传递
在最终成型和烧结阶段，模具充当压力传递的介质。它将施加的力均匀地传递到粉末压坯中，确保各层有效结合在一起，而不会扭曲部件的整体形状。
理解材料优势
负载下的热稳定性
选择石墨是因为它即使在极端条件下（高温和高压）也能保持其结构尺寸。虽然金属模具在烧结温度下可能会变形或发生化学反应，但石墨模具在整个加热循环中保持FGM的几何完整性。
内置润滑性
石墨具有天然的自润滑特性。这种特性有助于在加工后轻松取出成品WCp/Cu复合材料。它减少了模具壁与固结件之间的摩擦，防止了新形成的梯度材料表面受损。
根据您的目标做出正确的选择
在设计WCp/Cu梯度功能材料的成型工艺时，请考虑以下重点领域：
- 如果您的主要重点是梯度定义：优先选择具有严格公差的模具设计，以确保独立预压在层之间产生清晰、明确的过渡。
- 如果您的主要重点是样品质量：确保所选的石墨牌号具有高热稳定性，以防止模具变形影响烧结件的最终几何形状。
最终，石墨模具充当材料内部结构的保证者，将复杂的理论设计转化为物理上连贯的实体。
总结表：
| 功能 | 在WCp/Cu FGM加工中的作用 | 益处 |
|---|---|---|
| 约束 | 为粉末填充提供精密腔体 | 明确的几何形状和精确的边界 |
| 层支撑 | 便于对各层进行独立预压 | 保持梯度结构；防止混合 |
| 热稳定性 | 在高温/高压下保持尺寸 | 确保烧结过程中的几何完整性 |
| 自润滑性 | 减少壁与压坯之间的摩擦 | 轻松取出，不会损坏复合材料表面 |
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