在 RuTi 合金的真空热压烧结过程中，石墨模具充当了炉膛环境与金属粉末之间的关键界面，同时充当几何容器、压力传递体和热量传导体。其主要功能是将外部液压（高达 50 MPa）转化为对粉末的内部机械压力，同时在超过 1000°C 的温度下保持结构完整性。
核心要点 石墨模具并非被动容器；它是一个主动工具，通过承受热膨胀和机械压缩的极端“双重应力”来实现难熔合金的致密化。其在传递巨大压力的同时均匀导热的能力，是将松散的 RuTi 粉末转化为固体、高密度合金块的决定性因素。
机械约束和压力传递
定义组件几何形状
从最基本的层面讲，石墨模具充当了成型和约束容器。它定义了最终 RuTi 合金产品的近净形。
通过牢固地容纳松散粉末，模具限制了侧向膨胀。这种约束迫使粉末垂直压实，而不是向外扩散，从而大大减少了烧结后机加工的需求。
传递液压
模具充当液压系统的直接传递媒介。它必须将巨大的外部压力——特别是RuTi 合金所需的 50 MPa——直接传递到粉末体。
这种机械压力提供了克服粉末颗粒表面张力所需的驱动力。它促进了颗粒的重新排列和塑性变形，这对于消除材料中的气孔至关重要。
高温下的热管理
保持结构完整性
RuTi 的烧结过程需要高于 1000°C 的温度。在这种条件下，标准金属模具会软化或熔化，导致立即的结构失效。
高强度石墨的独特之处在于它在这些高温下能保持（甚至增加）其强度。它提供了一个刚性框架，可防止合金在关键加热阶段发生变形。
确保均匀传热
石墨具有优异的导热性，这对于最终合金的质量至关重要。
模具吸收来自炉膛元件的热量，并将其均匀地传递到粉末体的内部。这可以防止 RuTi 粉末内部出现热梯度（热点或冷芯），从而确保合金在其整个体积内均匀致密化。
理解权衡
机械强度极限
虽然石墨耐热，但与金属相比它比较脆。主要参考资料指出，需要高强度石墨来承受 50 MPa 的压力。
标准或低等级的石墨在此载荷下可能会破裂。如果压力超过特定石墨等级的极限，模具就会开裂，导致烧结失败并可能损坏炉膛。
平衡摩擦和约束
模具在压缩过程中会产生粉末摩擦。虽然这有助于约束，但过度的摩擦有时会导致模具壁附近的密度与中心相比出现差异。
为您的目标做出正确选择
您的烧结运行的成功取决于将模具的能力与您的特定加工参数相匹配。
- 如果您的主要关注点是最大密度：请确保使用能够承受全部 50 MPa 压力的高强度石墨，以最大限度地实现颗粒变形而不发生模具断裂。
- 如果您的主要关注点是尺寸精度：请优先考虑石墨模具本身的加工公差，因为合金在致密化后将精确地复制模具的内部几何形状。
通过利用石墨的高温强度和导热性，您可以将真空热压的复杂物理过程转化为可靠的制造工艺。
总结表：
| 功能 | 描述 | 对 RuTi 合金的影响 |
|---|---|---|
| 压力传递 | 将液压（50 MPa）转化为机械载荷 | 驱动颗粒重新排列并消除孔隙 |
| 几何约束 | 定义组件的近净形 | 减少烧结后机加工和材料浪费 |
| 导热性 | 将炉膛热量均匀传递到粉末核心 | 防止热梯度并确保均匀致密化 |
| 结构稳定性 | 在温度 >1000°C 时保持刚性 | 防止模具变形并保持尺寸精度 |
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