石墨模具在 A356/SiCp 复合材料的真空热压过程中充当主要结构和热力学界面。它们作为耐高温的成型容器，在约 600°C 下保持化学稳定性，同时承受高达 25 MPa 的机械压力。除了简单的容纳，这些模具还是传递压力以协助粉末颗粒塑性变形和致密化的关键介质。
核心要点 石墨模具不仅仅是一个被动的容器；它是一个主动的加工工具，在高温应力下保持尺寸精度，将液压转化为材料密度。它在不与铝基体发生化学反应的情况下，同时传递力和传导热量的双重能力对于制造结构坚固的 A356/SiCp 复合材料至关重要。
模具的机械作用
在应力下定义几何形状
石墨模具最直接的功能是定义复合材料坯料的最终几何形状。
与标准铸造不同，此过程涉及高压。模具必须保持其结构刚性，以确保最终零件的尺寸精度，即使在铝基体软化时也能防止鼓胀或翘曲。
传递压力以实现致密化
模具充当液压缸和复合材料混合物之间的压力传递介质。
它将外部机械压力（高达 25 MPa）直接传递给 A356/SiC 粉末。该压力对于促进塑性变形、闭合颗粒之间的空隙并确保致密、无孔的微观结构是必需的。
热稳定性和化学稳定性功能
确保化学惰性
在 600°C 的加工温度下，A356 铝合金会变得高度反应性。
石墨模具在此真空环境中提供化学稳定性。它能抵抗与铝基体的严重化学粘附，从而保持复合材料表面的纯度，并显著促进烧结后的脱模操作。
促进均匀传热
石墨具有优异的导热性。
模具充当热导体，将热量从加热元件均匀地传递到内部金属粉末。这确保了 A356 基体在整个坯料中均匀熔化或软化，防止可能导致结构弱点的“冷点”。
理解权衡
机械强度极限
虽然石墨坚固，但与钢相比它很脆。
如果施加的液压超过模具的特定抗压强度（或压力施加不均匀），模具可能会断裂。您必须在更高的致密化压力需求与所用特定石墨等级的机械极限之间取得平衡。
消耗性
在高性能应用中，石墨模具通常被视为消耗品。
尽管它们很稳定，但高温（600°C）和室温之间的反复循环，加上高压摩擦，最终会使模具的表面光洁度和尺寸公差下降。
为您的目标做出正确选择
为了优化您的 A356/SiCp 复合材料真空热压工艺，请考虑以下具体优先事项：
- 如果您的主要重点是最大密度：优先考虑模具的壁厚和石墨等级，以确保它能够承受最高极限（接近 25 MPa）的压力，从而最大化塑性变形。
- 如果您的主要重点是尺寸精度：确保所选的石墨等级具有高热稳定性，以防止在 600°C 加热阶段发生膨胀或变形。
- 如果您的主要重点是易于脱模：验证石墨的表面光洁度及其化学相容性，以防止与铝基体发生机械互锁或化学键合。
您的复合材料的成功取决于将石墨模具视为用于施加热量和压力的精密仪器，而不是一个简单的容器。
总结表：
| 功能类别 | 工艺中的具体作用 | 关键优势 |
|---|---|---|
| 机械 | 压力传递（高达 25 MPa） | 促进塑性变形和致密化 |
| 结构 | 几何容纳 | 确保复合材料坯料的尺寸精度 |
| 热 | 均匀传热 | 防止冷点并确保基体均匀软化 |
| 化学 | 高温惰性 | 防止与 A356 合金粘附并有助于脱模 |
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