为什么将氮化硼（BN）应用于石墨模具进行钛热压？提高纯度和脱模效率

氮化硼（BN）具有两种关键功能：化学隔离和机械润滑。 在钛和Ti-6Al-7Nb合金的真空热压过程中，将其应用于石墨模具时，该涂层会形成一个屏障，防止金属与模具发生反应，同时确保成品件能够无损地取出。

钛在烧结温度下具有高度反应性，倾向于与石墨工具发生化学键合。氮化硼层对于防止形成破坏合金机械性能的脆性污染物至关重要，同时它还可以作为脱模剂，防止零件粘附在模具上。

化学挑战：保持合金完整性

防止有害反应

在真空热压所需的高温（通常约为1300°C）下，钛粉变得极具反应性。在没有保护的情况下，钛会与石墨模具中的碳发生反应。

阻止脆性化合物形成

粉末与模具之间的这种反应会导致形成特定的脆性化合物，主要是TiN（氮化钛）和TiB（硼化钛）。这些化合物会渗透到合金表面。

保护机械性能

这些脆性化合物的存在会严重降低最终产品的弯曲性能。通过作为惰性隔离层，BN涂层可以阻止这种扩散，从而保持钛合金的延展性和强度。

机械功能：确保工艺成功

促进脱模

真空热压涉及高机械压力（通常高达30 MPa）以消除内部气孔。在这些条件下，金属自然会粘附在石墨表面。

作为润滑剂

氮化硼具有类似于石墨的天然润滑性能，但相对于钛而言保持化学惰性。这使其能够作为有效的脱模剂。

确保表面质量

该涂层可确保工艺完成后烧结样品的顺利取出。这可以防止样品物理损坏，并减少昂贵的石墨模具的侵蚀，从而可能实现重复使用。

应避免的常见陷阱

应用不均匀的风险

氮化硼的保护效益完全取决于涂层层的完整性。如果BN喷涂不均匀，屏障中的缝隙将允许发生局部反应。

屏障失效的后果

即使涂层有微小的破损，也可能导致“粘附点”或局部脆性材料（TiN/TiB）区域。这会导致表面缺陷，可能需要大量的后处理，或者导致整个组件被拒收。

为您的目标做出正确选择

为了最大化烧结钛零件的质量，请根据您的具体需求优先考虑涂层的应用方法：

• 如果您的主要关注点是材料纯度：确保BN层足够厚以形成完全密封，因为防止TiN和TiB的形成是保持最佳弯曲性能的唯一方法。
• 如果您的主要关注点是工具寿命：优先考虑所用BN等级的润滑性，因为这可以最大程度地减少高压弹出阶段石墨模具的侵蚀。

钛真空热压的成功不仅在于温度和压力，还在于金属与模具之间界面的完整性。

总结表：

功能	益处	对钛合金的影响
化学隔离	阻止Ti-碳反应	防止脆性TiN/TiB形成；保持延展性
机械润滑	降低30 MPa下的摩擦力	便于零件取出；保护石墨模具
屏障保护	抑制扩散	保持高弯曲强度和材料纯度
表面完整性	防止粘附	确保表面光滑并减少后处理需求

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