橡胶模具充当柔性密封屏障，有助于均匀压缩石墨烯增强铜钨 (CuW) 粉末。其主要功能是作为压力传递介质，将液压均匀地从周围流体传递到内部的粉末，同时防止流体污染。
核心要点 在等静压中，橡胶模具将静液压转化为来自所有方向的复合粉末的均匀压缩力。这种柔韧性对于消除密度梯度和应力集中至关重要，能够实现刚性模具无法达到的完全颗粒重排和高质量致密化。
橡胶模具的力学原理
柔性封装和密封
橡胶模具最直接的功能是为松散粉末提供气密密封。这种封装可防止压机中使用的液压油渗透并污染铜钨混合物。
与传统压制中使用的刚性模具不同，橡胶是柔顺的。这使得它能够在粉末压缩时实时变形，与材料收缩的体积保持持续接触。
全向压力传递
等静压的定义特征是压力从四面八方施加，而不仅仅是从上到下。橡胶模具充当此力的传递载体。
当等静压机施加平衡压力（通常在 300 至 400 MPa 之间）时，橡胶会将此力均匀地传递到粉末表面的每个点。这确保了“生坯”（烧结前的压实粉末）被均匀压缩。
促进颗粒重排
对于像 CuW 这样的复合材料，实现高密度需要粉末颗粒有效地移动并锁定到位。通过橡胶模具施加的均匀压力有助于这些颗粒的完全重排。
这种重排对于最大限度地减少空隙至关重要。它确保铜、钨和石墨烯组分在热处理阶段之前尽可能紧密地堆积。
对复合材料质量的影响
消除密度梯度
传统单轴压制（使用刚性模具）的一个常见缺陷是产生密度梯度——外部坚硬但中心保持柔软。
柔性橡胶模具通过防止摩擦引起的压力下降来解决此问题。由于模具随粉末移动，因此确保了复合材料的内部密度在整个体积内保持高度一致。
防止结构缺陷
使用橡胶模具可显著降低压制阶段发生机械故障的风险。通过避免应力集中，该工艺最大限度地减少了裂纹或分层的可能性。
这会产生具有优异表面质量和结构完整性的钨骨架生坯。这种均匀性对于高性能应用至关重要，例如骨植入支架或电触点。
理解权衡
工艺复杂性与几何精度
虽然橡胶模具在密度均匀性方面表现出色，但与硬质工具相比，它引入了不同的限制。由于模具是柔性的，生坯的最终尺寸由粉末的压缩比决定，这可能不如刚性钢模具可预测。
表面定义限制
橡胶模具能有效传递压力，但它可能无法像硬质工具那样精确地复制复杂的锐利边缘特征。使用橡胶模具的主要目标是内部结构完整性和密度，而不是实现需要零后加工的“净尺寸”组件。
为您的目标做出正确选择
为了最大限度地提高等静压工艺在 CuW 复合材料中的有效性，请根据您的具体要求考虑以下几点：
- 如果您的主要关注点是内部结构完整性：依靠橡胶模具施加全向压力的能力来消除密度梯度并防止分层。
- 如果您的主要关注点是高密度致密化：确保模具能够承受 300–400 MPa 范围内的压力，以促进颗粒的完全重排。
橡胶模具不仅仅是一个容器；它是将液压转化为材料性能的主动界面。
摘要表：
| 功能 | 描述 | 益处 |
|---|---|---|
| 压力传递 | 将液压转换为全向力 | 生坯整体密度均匀 |
| 气密密封 | 提供柔性、防漏屏障 | 防止粉末被液压污染 |
| 体积适应 | 随着粉末压缩实时变形 | 确保持续接触并最大限度地减少空隙 |
| 应力降低 | 消除摩擦引起的压力下降 | 防止裂纹和分层等结构缺陷 |
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参考文献
- Tan Liu, Yi Ding. Graphene-Enhanced CuW Composites for High-Voltage Circuit Breaker Electrical Contacts. DOI: 10.3390/app14072731
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
