石墨模具兼具坚固的结构容器和活跃的化学界面双重作用。在钴铬合金的真空热压烧结过程中，它在定义生坯的物理尺寸的同时，传递了材料致密化所需的大量机械压力。然而，在高温真空条件下，模具并非完全惰性；它会与合金表面发生化学反应。
核心见解：虽然石墨模具对于将液压转化为消除孔隙所需的均匀压力至关重要，但它与铬在界面处的相互作用会形成特定的碳化物层（Cr7C3），从而改变最终合金的表面特性。
物理功能：成型与致密化
定义部件几何形状
石墨模具最直接的作用是作为精密容器。它将松散的金属粉末保持在所需的形状，从而在烧结开始前确定生坯的最终尺寸。
传递机械压力
模具充当液压加载系统的传递介质。它将外部单轴压力（通常在 20-50 MPa 之间）直接传递到粉末压坯上。
促进颗粒重排
这种传递的压力是消除空隙的驱动力。它迫使延展性好的钴颗粒发生塑性变形，紧密填充较硬的铬颗粒之间的空间，从而实现高致密化。
热学作用：稳定性和导电性
承受极端环境
石墨因其出色的热稳定性而被选用。即使在可达 1700°C 的烧结温度下，它也能保持其结构完整性和尺寸精度，而不会软化或变形。
确保均匀加热
模具充当有效的热导体。它确保热量均匀分布在整个粉末压坯中，防止可能导致烧结不一致或内部应力的热梯度。
理解权衡：表面化学
碳-铬反应
虽然在物理上稳定，但在这种特定情况下，石墨在化学上是活跃的。高真空和高温创造了一个环境，模具中的碳会与合金中的铬发生反应。
表面碳化物形成
这种反应具体导致在模具和合金界面处形成碳化物，例如Cr7C3。
相组成改变
因此，烧结合金的表面将具有与核心不同的相组成。这种表面改性是使用石墨模具与高铬合金结合的固有副作用，在后处理过程中必须加以考虑。
为您的目标做出正确选择
为了优化您的烧结工艺，请考虑模具如何影响您的具体要求：
- 如果您的主要关注点是最大密度：依靠石墨模具的高抗压强度来承受（高达 50 MPa）迫使钴基体发生塑性变形的压力。
- 如果您的主要关注点是表面纯度：请注意，外层将含有碳化铬（Cr7C3）；您可能需要计划进行烧结后机加工步骤以去除该反应层。
石墨模具提供了实现近乎零孔隙率所需的机械杠杆作用，但它们不可避免地会在合金表面引入独特的化学特征。
总结表：
| 功能类别 | 石墨模具的作用 | 对 Co-50Cr 合金的影响 |
|---|---|---|
| 物理 | 结构容器和压力介质 | 定义几何形状并实现高致密化（消除孔隙） |
| 热学 | 高温导体 | 在高达 1700°C 的温度下保持结构完整性并确保均匀加热 |
| 化学 | 活跃界面 | 与铬反应形成 Cr7C3 碳化物表面层 |
| 机械 | 力传递 | 传递单轴压力（20-50 MPa）以实现塑性变形 |
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