在真空热压烧结中使用0.1毫米厚石墨箔的主要目的是管理石墨模具与钛酸锶（SrTiO3）粉末之间的关键界面。
这种箔片具有双重作用，既是高温润滑剂，便于顺畅脱模，又是保护性屏障，可防止粉末在极端高温和高压下粘附到模具上。
通过将反应性粉末与模具壁隔离，石墨箔可以保持烧结样品的物理完整性，并保护昂贵的工具免受化学腐蚀，从而有效延长设备的使用寿命。
界面保护的机理
便于清洁脱模
在真空热压烧结过程中，材料会承受巨大的机械压力和高温，以实现致密化。
如果没有脱模剂，烧结后的SrTiO3块体很可能会粘附在模具壁上。
0.1毫米石墨箔充当固态润滑剂，确保最终致密化的块体能够轻松取出，而不会导致样品开裂或损坏模具。
防止化学粘附
高温可能引起样品粉末与石墨模具之间的化学反应或物理结合。
该箔片形成一个牺牲性边界层，防止SrTiO3粉末直接接触模具表面。
这种隔离对于防止粘附至关重要，从而保证了最终陶瓷块的表面质量。
减轻模具侵蚀
石墨模具是昂贵的精密工具，易于磨损和化学侵蚀。
通过阻止粉末与模具发生反应或粘附，该箔片可以防止模具表面的化学侵蚀。
这种保护措施大大延长了石墨模具的使用寿命，使其能够重复使用而不会降低尺寸或表面光洁度。
操作背景
支持高压致密化
烧结过程依赖于热量和压力的协同作用，以加速颗粒重排和塑性流动。
石墨箔必须足够坚固，能够承受这些力，同时允许压力均匀传递到粉末上。
这使得绿色坯体内的闭孔能够被有效消除，从而获得高密度材料。
保持真空完整性
该过程在真空中进行，以防止氧化并确保高纯度。
石墨箔与这种真空环境兼容，可提供保护，而不会释气或引入会损害掺铌SrTiO3性能的污染物。
关键操作注意事项
均匀厚度的重要性
指定的0.1毫米厚度并非随意；它代表了耐用性和柔韧性之间的平衡。
这种厚度的箔片足够坚固，可以在装载和压制阶段抵抗撕裂。
同时，它足够薄，可以适应模具的几何形状，而不会扭曲最终烧结块的形状。
处理和放置
正确放置箔片对于防止粉末接触模具的间隙至关重要。
箔层中的任何破损都会使其失效，导致局部粘附或侵蚀。
操作员必须确保箔片覆盖粉末与冲头或模具壁之间的所有界面。
确保工艺成功
为了最大限度地提高钛酸锶块体的质量和设备的寿命，请考虑以下优先事项：
- 如果您的主要重点是样品质量：在烧结前确保箔片没有褶皱或撕裂，以保证光滑的表面光洁度和轻松的脱模。
- 如果您的主要重点是设备寿命：每次烧结循环使用新的箔片，以提供一致的化学侵蚀屏障并保持模具的精度。
使用正确的界面材料是一个小的操作细节，可以保护整个烧结投资。
摘要表：
| 功能 | 效益 | 对工艺的影响 |
|---|---|---|
| 润滑 | 轻松脱模 | 防止样品开裂和表面缺陷 |
| 阻隔层 | 防止化学粘附 | 保护样品纯度和模具表面完整性 |
| 侵蚀屏蔽 | 减轻模具磨损 | 大大延长石墨工具的使用寿命 |
| 压力传递 | 均匀致密化 | 确保高密度SrTiO3块体无变形 |
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参考文献
- Erque Zhao, Yunjiao Zhang. Research and Development of Preparation Technology of Strontium Niobate Titanate Single Crystal. DOI: 10.38007/ijetc.2022.030304
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
