选择超硬碳化钨 (WC) 模具用于脉冲电流加压烧结 (PECPS) 工艺，是基于该材料卓越的机械强度和热稳定性。 这些特定性能使工具能够承受高单轴压力，例如 100 MPa，而不会发生变形。通过保持结构完整性，WC 模具有效地塑造粉末、传递压力并协助分配电流，以确保快速、均匀的致密化。
核心要点 碳化钨的结构刚性和导电性使其能够承受较弱材料会失效的极端加工环境。这种稳定性确保粉末达到相对密度超过 93%，这使得 WC 对于高性能烧结应用至关重要。
承受极端机械应力
处理 100 MPa 的能力
在 PECPS 工艺中，致密化在很大程度上依赖于机械力的施加。
选择超硬碳化钨是因为它具有卓越的机械强度。它可以承受高单轴压力，特别是高达 100 MPa，这通常是压实难烧结粉末所必需的。
防止变形
标准工具材料在如此巨大的压力下通常会翘曲或鼓胀。
WC 模具在整个循环中保持其形状的刚性。这确保最终部件保持精确的尺寸，并且不会因工具变形而受到影响。
优化工艺环境
双重作用：成型和传输
模具具有两个主要的物理功能。首先，它充当定义最终零件几何形状的成型容器。
其次，它充当刚性介质，将压力从压机直接传递到粉末压坯中。
管理电流
PECPS 的独特之处在于它利用脉冲电流来产生热量。
WC 模具有助于电流的分布。这种电气作用对于产生 PECPS 工艺所特有的快速加热速率至关重要。
实现卓越的材料密度
确保均匀致密化
高压力传输和有效电流分布的结合创造了一个稳定的加工环境。
这允许粉末进行均匀的初始致密化，防止可能导致最终部件结构弱点的密度梯度。
相对密度超过 93%
烧结成功的最终指标是最终产品的密度。
通过利用 WC 模具来维持最佳压力和热条件，该工艺可以持续实现相对密度超过 93%。
理解权衡
硬度与脆性
虽然超硬，但碳化钨是一种陶瓷-金属复合材料，与钢相比可能更脆。
虽然它能承受高压缩，但其抗拉强度较低。不当的对齐或释放过程中的拉伸应力可能导致工具断裂。
操作限制
WC 在特定的高压范围内表现出色，但它并非坚不可摧。
操作员必须确保施加的压力（例如 100 MPa）不会超过特定牌号碳化物的断裂韧性，尤其是在发生热收缩的冷却阶段。
为您的目标做出正确选择
在设计 PECPS 实验或生产周期时，您的工具选择决定了您的最大参数。
- 如果您的主要重点是高密度：选择 WC 模具以利用高压并确保最终部件实现 >93% 的相对密度。
- 如果您的主要重点是尺寸精度：依靠 WC 卓越的机械强度，在高达 100 MPa 的载荷下防止模具变形。
选择超硬碳化钨模具提供了必要的机械和电气基础，可将松散粉末转化为致密、高性能的固体。
汇总表：
| 特性 | 碳化钨 (WC) 能力 | 对 PECPS 工艺的影响 |
|---|---|---|
| 耐压性 | 高达 100 MPa | 使难烧结粉末能够烧结而不会变形 |
| 相对密度 | 实现 >93% | 确保高性能、均匀的材料性能 |
| 热稳定性 | 高刚性完整性 | 保持精确的零件几何形状和尺寸精度 |
| 电气作用 | 电流分布 | 促进快速加热速率以实现均匀致密化 |
| 主要功能 | 成型与传输 | 有效地将单轴力直接传递到粉末 |
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参考文献
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本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
