高强度石墨模具主要兼作坚固的容器和精确传递压力的机制。在 Ti74Nb26 合金的热压过程中，模具负责施加均匀的压力（具体为 50 MPa），同时在 800 摄氏度的加工温度下保持结构完整性。这种组合使合金粉末能够实现完全致密化。
通过在高温下施加恒定的压力，石墨模具迫使粉末颗粒重新排列并发生塑性变形。这个过程消除了内部孔隙，从而得到标准的冷压方法无法实现的完全致密的材料结构。
致密化的力学原理
传递均匀压力
石墨模具的主要机械作用是将施加的力转化为 Ti74Nb26 粉末上的类静水压。
由于模具由高强度石墨制成，它可以在不发生变形或失效的情况下承受50 MPa的施加压力。
这种压力对于克服粉末颗粒的自然阻力至关重要，迫使它们紧密堆积。
促进塑性变形
仅仅压缩通常不足以消除所有空隙；颗粒必须在物理上改变形状。
模具将粉末保持在有限空间内，同时加热软化材料。
在模具的压力下，颗粒发生塑性变形，填充了否则会成为孔隙的微观间隙。
高温下的稳定性
承受热环境
Ti74Nb26 的加工需要大约800 摄氏度的温度。
标准金属模具在这些温度下可能会失去强度或变形，但高强度石墨保持其结构稳定性。
这确保了最终产品的尺寸保持准确，并且在整个循环中压力传递保持恒定。
超越传统烧结极限
该模具实现的过程比传统的冷压和烧结方法效率高得多。
传统方法即使在高达 1600 摄氏度的温度下也常常难以消除孔隙。
通过在热压机中使用石墨模具，合金在低得多的温度下实现了理论密度的99% 以上。
理解操作环境
需要保护性气氛
虽然石墨模具可以处理压力和热量，但它本身无法保护合金免受化学污染。
钛和铌在这些加工温度下对氧和氮高度敏感。
因此，模具必须在高纯氩气环境中使用，以防止氧化脆化或杂质相的形成。
材料屈服强度降低
模具的有效性在很大程度上依赖于同时施加热量。
热量降低了合金粉末的材料屈服强度。
这种软化使得模具施加的压力能够通过原子扩散轻松地压溃孔隙，这是冷压无法复制的协同作用。
为您的目标做出正确选择
为了最大限度地提高 Ti74Nb26 热压工艺的有效性，请考虑以下优先事项：
- 如果您的主要关注点是结构完整性：确保石墨模具额定能在 800°C 下承受完整的 50 MPa 压力，以保证实现 >99% 密度所需的塑性变形。
- 如果您的主要关注点是生物相容性：您必须将高强度模具与严格控制的高纯氩气气氛相结合，以防止氧化杂质损害机械韧性。
成功制造 Ti74Nb26 依赖于石墨模具将极端的热量和压力转化为完全致密、无缺陷的结构的能力。
总结表：
| 特性 | 热压中的规格/作用 |
|---|---|
| 主要功能 | 压力传递和容器 |
| 施加压力 | 50 MPa（均匀类静水压） |
| 温度稳定性 | 高达 800°C（保持结构完整性） |
| 材料结果 | >99% 理论密度（消除孔隙） |
| 机制 | 塑性变形和原子扩散 |
| 气氛要求 | 高纯氩气（防止氧化） |
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参考文献
- Tarık AYDOĞMUŞ, Fevzi KELEN. PROCESSING OF β-TYPE BIOMEDICAL Ti74Nb26 ALLOY BY COMBINATION OF HOT PRESSING AND HIGH TEMPERATURE SINTERING. DOI: 10.36306/konjes.587790
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
