高强度石墨模具至关重要，因为它们在 950°C 的高温和 27.7 MPa 的高压下，能够保持结构完整性，同时将粉末混合物承受巨大的机械压力。它们充当精确的容器，在不变形的情况下传递液压，确保铜基复合材料被致密化成正确的几何形状。
在这些极端条件下进行制造需要一种模具材料，它能提供“双重防护”：它必须充当刚性的压力传递介质，同时防止铜基体与容器壁粘结。
高温致密化的力学原理
在 950°C 下承受机械载荷
模具的主要功能是充当压力传递介质。
在 950°C 时，许多标准模具材料会软化或失去抗拉强度。然而，高强度石墨能保持其机械性能，使其能够将液压缸施加的单轴压力（27.7 MPa）直接传递到粉末混合物，而不会屈服。
确保尺寸精度
模具必须充当刚性容器，以定义复合材料的最终几何形状。
如果模具在高温和高压下发生任何轻微变形，由此产生的 Cu/Ti3SiC2/C/MWCNTs 样品将出现几何不准确。高强度石墨通过抵抗断裂和蠕变，确保样品以精确的尺寸成型。
均匀的热分布
石墨具有优异的导热性。
这一特性使得热量能够有效地通过模具传递到粉末混合物。这确保了复合材料样品能够均匀烧结，避免了可能导致内部应力或致密化不均匀的热梯度。
材料相互作用的优势
铜基体的优越脱模性
铜基材料的一个特定挑战是它们在烧结过程中容易粘附在模具壁上。
根据您的主要参考资料，石墨为铜基材料提供了优越的脱模性能。这确保了在工艺完成后，复合材料可以干净地取出，而不会损坏表面或模具。
理解权衡
石墨的消耗性
虽然石墨在高温下具有良好的机械强度，但在压力辅助烧结中，它通常被视为消耗品。
反复暴露于高机械应力和热循环最终会降低模具的表面光洁度或结构完整性。您必须定期检查模具是否有微裂纹或磨损，这些都可能影响未来样品的质量。
氧化敏感性
石墨模具在真空或惰性气氛中稳定性最佳。
虽然它们在 950°C 下表现出色，但在此温度下暴露于氧气会导致模具迅速降解。请确保您的制造环境得到严格控制，以延长模具的使用寿命。
为您的目标做出正确选择
为了最大限度地提高您的 Cu/Ti3SiC2/C/MWCNTs 复合材料的质量，请根据您的具体加工目标来选择模具：
- 如果您的主要关注点是尺寸精度：优先选择额定压力远高于目标压力 27.7 MPa 的高强度石墨牌号，以确保零变形。
- 如果您的主要关注点是表面光洁度：依靠石墨固有的脱模性能，但要确保模具表面完好无损，以防止与铜基体发生机械互锁。
您的复合材料的成功不仅取决于粉末混合物，还取决于模具在整个加热循环中保持化学惰性和机械刚性的能力——如同隐形一般。
总结表：
| 特性 | 950°C 下的要求 | 石墨模具的优势 |
|---|---|---|
| 机械强度 | 必须承受 27.7 MPa | 保持刚性；抵抗蠕变和变形 |
| 导热性 | 快速均匀加热 | 优异的传热性能；最大限度地减少热梯度 |
| 化学相互作用 | 防止铜粘附 | 铜基体的优越脱模性能 |
| 尺寸控制 | 精确的几何精度 | 高抗断裂性确保精确的样品形状 |
| 操作环境 | 真空或惰性气体 | 在受控烧结气氛中具有高稳定性 |
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