高强度石墨模具主要用作精密成型容器和关键的压力传递介质。 在钛合金 (Ti-6Al-4V) 的真空热压过程中，它们用于容纳金属粉末，同时将液压均匀地传递给压坯。至关重要的是，它们必须在高达 1300°C 的极端热条件下保持精确的尺寸稳定性。
这些模具并非被动容器；它们是致密化过程中的主动机械部件。通过作为稳定的力传递介质，它们直接决定了合金样品的最终密度、形状精度和结构完整性。
石墨模具的双重作用
作为成型容器
模具最直接的功能是作为松散的钛合金 (Ti-6Al-4V) 粉末的容纳容器。
由于该过程涉及高温，模具决定了最终样品的几何形状。它限制了粉末，确保合金能够固结成特定的所需形状，而不是不受控制地扩散。
作为力传递介质
除了简单的容纳，模具还充当压机和粉末之间的关键机械连接。
液压系统将力施加到模具上（通常通过冲头），模具必须将此压力均匀地传递到粉末体。这种传递是将粉末颗粒压合在一起，消除空隙并实现高材料密度。
为什么需要高强度石墨
极端温度下的尺寸稳定性
钛合金 (Ti-6Al-4V) 的真空热压发生在高达1300°C的温度下。
标准材料在这种热负荷下会软化或变形。高强度石墨在这些环境下能保持其形状和结构刚性，确保最终部件满足精确的尺寸公差。
均匀的压力分布
最终合金的质量取决于压力的施加均匀程度。
石墨的结构均匀性使其能够在没有局部应力集中的情况下传递压力。这使得样品在其整个体积内具有均匀的密度，从而防止最终部件出现薄弱点或结构不一致。
理解权衡
机械极限和脆性
虽然石墨具有优异的高温强度，但与金属相比，它本质上是脆性的。
模具能够承受的轴向压力存在物理极限（通常取决于牌号，约为 30-40 MPa）。为了获得更高的密度而超过此极限，存在模具破裂的风险，这将毁坏样品并可能损坏压制设备。
化学稳定性与反应性
石墨通常具有化学稳定性，这对于防止与钛合金 (Ti-6Al-4V) 粉末发生反应至关重要。
然而，在高温和高压下，如果石墨纯度不高或工艺参数漂移，界面反应仍可能发生。这需要仔细平衡温度和保温时间，以确保成功成型而不损害合金的表面性能。
为您的目标做出正确选择
为了优化您的真空热压工艺，请考虑您的具体制造优先事项：
- 如果您的主要重点是形状精度： 优先选择具有最高可用热稳定性的石墨牌号，以防止在峰值温度（1300°C）下发生变形。
- 如果您的主要重点是材料密度： 确保您的模具设计能够承受最大安全液压，以避免破裂，同时实现最佳压实。
石墨模具是您产品的定义边界；它的稳定性决定了整个烧结操作的成功。
总结表：
| 功能/特性 | 真空热压中的作用 | 对最终合金的影响 |
|---|---|---|
| 成型容器 | 定义样品几何形状并限制粉末 | 高形状精度和净成形精度 |
| 力传递 | 均匀传递液压（30-40 MPa） | 消除空隙并确保密度均匀 |
| 热稳定性 | 在高达 1300°C 的温度下保持结构刚性 | 防止变形和尺寸偏差 |
| 化学纯度 | 在高温下提供稳定的界面 | 防止污染和表面退化 |
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