柔性石墨纸作为关键的界面层，旨在优化传热并保持工具的完整性。在真空热压中，它主要充当高导热性的热桥，确保均匀加热，同时充当物理屏障，防止粉末粘附在昂贵的石墨模具上。
核心要点 石墨箔解决了热压中的两大挑战：在样品内实现温度均匀性以确保材料性能一致，以及创建一个牺牲屏障，防止在零件弹出过程中对可重复使用的模具造成昂贵的损坏。
优化热力学
提高传热效率
石墨箔的主要功能是利用其高导热性。将其放置在模具和粉末之间，可以确保热量从加热元件（或模具壁）有效地传递到粉末体中。
确保温度均匀性
加热不均匀会导致缺陷。衬垫充当热量均衡器，将热量均匀分布在粉末表面。这确保了整个样品以相同的速率烧结，从而防止结构不一致。
改善接触界面
刚性石墨模具和松散粉末很少能完美接触。箔的柔性使其能够适应表面不规则性，从而最大化导热和导电的接触面积。
保护工具和设备
物理隔离和扩散屏障
箔充当屏蔽层，将粉末与模具壁物理隔离。这对于防止扩散粘结至关重要，否则样品材料可能会在高温高压下与模具熔合。
防止化学腐蚀
某些粉末（如钛酸锶）可能会与模具表面发生化学反应。石墨箔充当保护层，减轻化学腐蚀，否则会损害模具的表面光洁度和结构完整性。
延长模具使用寿命
石墨模具是昂贵的消耗品。使用箔作为牺牲衬垫，可以防止模具本身受到机械损坏和磨损，从而大大延长模具在需要更换前的循环次数。
提高工艺效率
脱模润滑
石墨本身具有润滑性能。使用箔作为衬垫可减少烧结样品与模具壁之间的摩擦，从而可以轻松弹出样品，而无需施加可能导致零件开裂的过大力量。
简化维护
如果没有衬垫，残留物通常会粘附在模具上，需要用力刮擦或清洁。箔会捕获这些残留物。循环完成后，丢弃箔，使下面的模具表面保持清洁，可立即重复使用。
理解权衡
尺寸公差
尽管有益，但箔会增加组件的厚度（通常约为 0.1 毫米）。在计算模腔的最终尺寸时，必须考虑这个附加层，以确保烧结零件符合尺寸规格。
碳扩散
虽然箔充当屏障，但它是由碳制成的。在高度敏感的材料中，在极端温度下存在少量碳扩散到样品表面的风险。
根据您的目标做出正确的选择
- 如果您的主要重点是样品一致性：优先考虑箔在确保均匀传热、最小化粉末中的热梯度方面的能力。
- 如果您的主要重点是降低成本：关注箔作为保护屏障的作用，以延长昂贵的石墨模具的使用寿命。
- 如果您的主要重点是工作流程速度：利用箔的润滑性能来加快样品弹出速度并最大限度地减少模具清洁的停机时间。
使用柔性石墨纸是一种标准的最佳实践，它将热压工艺从高维护操作转变为可扩展、可重复的工作流程。
摘要表：
| 关键功能 | 对工艺的好处 | 对实验室效率的影响 |
|---|---|---|
| 热桥 | 确保温度均匀性与均匀烧结 | 减少材料缺陷与报废率 |
| 物理屏障 | 防止粉末粘附到模具与化学腐蚀 | 延长昂贵的石墨模具使用寿命 |
| 润滑 | 便于样品弹出 | 加快工作流程并防止零件开裂 |
| 表面界面 | 适应不规则性以获得更好的导电性 | 提高压制循环的可重复性 |
| 牺牲层 | 最大限度地减少工具上的残留物堆积 | 减少维护和清洁停机时间 |
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参考文献
- L. Bolzoni, E. Gordo. Influence of vacuum hot-pressing temperature on the microstructure and mechanical properties of Ti–3Al–2.5V alloy obtained by blended elemental and master alloy addition powders. DOI: 10.1016/j.matchemphys.2012.10.010
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
