柔性石墨纸充当钛酸钡粉末与石墨模具组件之间至关重要的牺牲界面。其主要目的是将陶瓷粉末与模具壁物理隔离，防止它们在放电等离子烧结 (SPS) 工艺的巨大热量和压力下熔合在一起。
核心见解 石墨纸在物理上将样品与模具解耦，同时在电气和热学上保持耦合。它就像廉价的保险，可以防止陶瓷与昂贵的模具粘合，同时确保烧结所需的电流和热量均匀分布。
界面的功能作用
防止化学粘附
在 SPS 的高压和高温下，钛酸钡粉末会变得高度反应性。如果没有屏障，粉末会化学键合或粘附在石墨模具和冲头上。柔性石墨纸充当隔离层，确保烧结后的陶瓷与容器保持独立的、分离的实体。
保护模具组件
高纯度石墨模具是昂贵且易碎的精密工具。如果钛酸钡粘附在模具壁上，取出样品通常需要破坏性力量，从而损坏模具。该纸充当保护衬里，通过吸收摩擦并防止直接接触，大大延长了模具的使用寿命。
确保均匀热分布
SPS 依靠电流通过模具和样品产生焦耳热。柔性石墨纸具有出色的导电性和导热性。它确保电流均匀地流入粉末，从而在样品表面实现均匀的温度分布，这对于一致的材料密度至关重要。
便于脱模
石墨纸的纹理提供了一定程度的润滑作用。烧结完成后，纸张可以使样品以最小的阻力从模具中滑出（脱模）。这可以防止在取出过程中钛酸钡样品破裂或碎裂。
理解权衡
碳扩散和表面污染
虽然石墨纸对于工艺力学至关重要，但它会带来化学副作用。在高温烧结时，纸张中的碳原子会扩散到钛酸钡的表面。这会在陶瓷上形成一层薄薄的碳污染层，可能会改变其电气或机械性能。
后处理要求
由于上述碳扩散，刚从模具中取出的样品很少能立即进行测试。通常必须打磨或抛光掉烧结颗粒的表面层。这种机械去除可确保您测试的是纯钛酸钡的性能，而不是富碳的界面层。
为您的目标做出正确选择
为确保您的钛酸钡烧结运行成功，请考虑以下几点：
- 如果您的主要重点是设备寿命：确保石墨纸完全覆盖模具的所有内表面和冲头面，以防止任何粉末与模具接触。
- 如果您的主要重点是样品纯度：请计划进行烧结后打磨步骤，以去除样品表面的不可避免的碳污染层。
总结：使用柔性石墨纸来保护您昂贵的模具并确保均匀加热，但务必考虑最终陶瓷部件所需的表面处理。
总结表：
| 特征 | 石墨纸在 SPS 中的作用 | 对钛酸钡烧结的好处 |
|---|---|---|
| 物理屏障 | 防止粉末与模具接触 | 阻止化学粘附和模具损坏 |
| 导电性 | 高电流和热流 | 确保均匀加热和材料密度 |
| 机械性能 | 充当固体润滑剂 | 便于轻松、无裂纹地取出样品 |
| 牺牲性 | 吸收碳扩散 | 保护核心样品纯度（通过后处理） |
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参考文献
- Effect of Beam Power on Intermetallic Compound Formation of Electron Beam-Welded Cu and Al6082-T6 Dissimilar Joints. DOI: 10.3390/eng6010006
本文还参考了以下技术资料 Kintek Furnace 知识库 .
