在TiB2基陶瓷的真空热压过程中，高纯石墨模具既是容器，也是机械传力工具。它经过特殊设计，能够承受极端加工环境，在高达1850°C的温度下保持陶瓷粉末就位，同时传递高达20 MPa的单轴压力。这种双重能力对于将松散粉末转化为致密烧结体至关重要。
核心要点：石墨模具是炉体能量与材料之间的关键界面。其优异的导热性确保了均匀加热，而其高温强度则使其能够施加巨大的机械压力，迫使颗粒重新排列并使陶瓷达到高密度。
致密化的力学原理
作为热和结构容器
模具的主要作用是作为耐高温容器。
TiB2基陶瓷需要约1850°C的烧结温度。石墨模具在此环境中保持其结构完整性，有效地容纳粉末而不会变形或熔化。
传递单轴压力
除了容纳，模具还充当活塞系统以传递机械压力。
它将特定的力，通常约为20 MPa，直接施加到粉末颗粒上。这种外部压力对于克服材料的烧结抗性、迫使颗粒相互靠近是必需的。
促进颗粒重排
热量和模具传递的压力的结合驱动了颗粒重排。
通过在粉末因高温而变得易于塑形时对其进行物理压缩，模具可以减小孔隙率。这种机械干预对于致密化仅靠热量难以烧结的材料至关重要。
确保均匀加热
石墨具有优异的导热性，这对于最终产品的质量至关重要。
模具将热量均匀地从炉子元件传递到陶瓷粉末。这可以防止可能导致陶瓷体烧结不均匀或产生内部应力的热梯度（热点或冷点）。
理解操作权衡
模具是消耗品
需要认识到，高纯石墨模具是关键的消耗品，而不是永久性部件。
虽然它具有优异的高温强度，但真空热压的恶劣条件最终会使工具退化。必须定期更换它以保持尺寸精度和表面光洁度。
环境相互作用
石墨有助于真空室内的还原气氛。
虽然这对于防止某些非氧化物陶瓷氧化可能是有益的，但它引入了一个必须管理的化学变量。模具不是化学惰性的；它会与烧结环境相互作用。
为您的目标做出正确选择
为了最大限度地提高真空热压对您特定应用的有效性，请考虑以下几点：
- 如果您的主要重点是最大密度：确保您的石墨模具额定压力超过20 MPa，以在1850°C下最大限度地实现颗粒重排。
- 如果您的主要重点是微观结构均匀性：优先选择具有最高可用导热性的石墨等级，以消除样品上的热梯度。
TiB2烧结成功的关键在于选择一个能够平衡结构刚性与卓越传热能力的模具。
总结表：
| 特性 | 在真空热压中的作用 | 对TiB2陶瓷的影响 |
|---|---|---|
| 耐温性 | 在高达1850°C下运行 | 在烧结过程中保持结构完整性 |
| 压力传递 | 施加单轴力（高达20 MPa） | 驱动颗粒重排和致密化 |
| 导热性 | 均匀热分布 | 防止热梯度和内部应力 |
| 材料相互作用 | 产生还原气氛 | 防止非氧化物陶瓷粉末氧化 |
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