在专用的电热真空模具中，高纯石墨压板和热解石墨网作为一个集成系统，用于控制机械压力和热能。压板兼具结构承载件和电触点的双重作用，而网格则有助于精确输送电流以产生内部热量。
核心要点：通过将机械压缩与直接焦耳加热相结合，这种配置消除了内部温度梯度。这促进了结构均匀性并加速了晶粒扩散，从而实现了完全“愈合”和均质的材料。
高纯石墨压板的双重作用
机械压力传递
高纯石墨压板的主要功能是结构性的。它充当一个坚固的物理界面，将机械压力直接施加到合成的“生坯”（未烧结的原材料）上。
这确保了材料在真空成型过程中保持恒定、均匀的压缩。
作为电极
除了简单的机械功能外，这些压板还充当有源电触点电极。
由于高纯石墨是优良的导体，压板连接了电源和模具内部组件之间的间隙。这使得它们能够引入热循环所需的能量。
热解石墨网的功能
促进焦耳加热
热解石墨网与压板结合使用，将受控电流——无论是脉冲电流还是直流电 (DC)——引入材料中。
这种设置触发了焦耳加热（电阻加热），热量在生坯内部产生，而不仅仅是从外部施加。
补偿热梯度
在传统成型中，从表面施加的热量通常会产生不均匀的温度区域。
网格有助于补偿这些内部温度梯度。通过使电流能够通过整个组件，它确保热能均匀地分布在材料的整个体积中。
材料合成的关键成果
促进结构均匀性
压板的均匀压力和网格的均匀加热相结合，可实现卓越的结构均匀性。
这消除了在标准真空成型过程中经常出现的薄弱点或密度不均。
晶粒扩散和愈合
这些组件产生的特定电热环境促进了晶粒扩散。
这个过程使材料的微观结构能够有效地结合，从而在材料基体中实现愈合，并获得更强的最终产品。
操作注意事项和权衡
电流控制的复杂性
虽然焦耳加热提供了卓越的均匀性，但它需要精确控制电流类型（脉冲 vs. DC）。
通过压板对电气输入的校准不当可能导致局部过热或扩散不足，从而抵消了网格的优势。
组件纯度要求
该系统的有效性在很大程度上取决于石墨组件的纯度。
压板或网格中的任何杂质都会改变电阻率，导致不可预测的加热模式或在合成过程中污染生坯。
优化您的电热策略
为了在专用真空模具中获得最佳结果，请根据您的具体加工目标来调整组件的使用：
- 如果您的主要重点是密度和形状：优先考虑高纯石墨压板的机械完整性和对齐，以确保最大、均匀的压力传递。
- 如果您的主要重点是微观结构和强度：专注于热解石墨网和电流参数的校准，以最大化晶粒扩散和内部愈合。
电热成型的成功在于平衡外部机械力与精确的内部热量产生。
总结表：
| 组件 | 主要功能 | 技术作用 |
|---|---|---|
| 高纯石墨压板 | 压力传递 | 充当结构承载件和电触点电极 |
| 热解石墨网 | 热能控制 | 促进焦耳加热以消除内部温度梯度 |
| 组合系统 | 材料合成 | 促进晶粒扩散和结构愈合，实现均质结果 |
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参考文献
- Gigo Jandieri, David Sakhvadze. Controlled Synthesis of TiB2-TiC Composite: Substantiation of the Homogenizing Joule Thermostatting Efficiency and Improvement of SHS-Compaction Technology in a Vacuum. DOI: 10.21272/jes.2024.11(2).c2
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
