柔性石墨箔主要用作保护性脱模剂和化学屏障。当将其插入纳米碳化硅 (SiC) 粉末和石墨模具之间时，它可以防止坚硬的陶瓷颗粒在烧结过程的高温高压下与模具壁发生物理粘结或化学反应。
通过充当牺牲界面，石墨箔将烧结粉末与工具分离开，有效防止扩散粘结，同时保持昂贵的石墨模具的结构精度。
模具保护的机制
防止化学扩散
在烧结过程中，材料会经受高温高压以将颗粒熔合在一起。没有屏障，石墨模具和碳化硅粉末之间可能会发生碳扩散。
柔性石墨箔充当物理屏蔽。它阻止碳化硅与内模壁发生反应，防止形成牢固的界面粘结，从而将样品熔合到工具上。
延长使用寿命
石墨模具是承受显著磨损的精密工具。与坚硬的纳米碳化硅颗粒直接接触会磨损柔软的石墨表面。
使用箔作为中间层，模具可以免受化学腐蚀和机械磨损。这大大延长了模具的使用寿命，使其能够重复使用而不会损失尺寸精度。
确保样品完整性
促进无损脱模
箔最直接的操作优势在于其作为脱模剂的功能。
烧结过程完成后，必须取出样品。由于箔片可防止粘附，因此可以轻松弹出烧结的纳米陶瓷样品。这消除了在取出过程中样品碎裂或开裂——或损坏模具——的风险。
促进均匀冷却
虽然保护是主要目标，但箔片也会影响热动力学。它在粉末和模具之间提供了稳定的接触界面。
该界面有助于样品的均匀冷却，尤其是在火花等离子烧结等工艺中。均匀的热梯度对于防止可能导致最终陶瓷部件开裂的内部应力至关重要。
关键考虑因素和权衡
对表面光洁度的影响
虽然箔片保护了模具，但它可能会将其纹理转移到样品上。如果在装载过程中箔片起皱或折叠，这些缺陷将印在烧结碳化硅的表面上。
尺寸公差
在模具设计中必须考虑箔片的厚度。虽然很薄，但箔片会增加组件直径的材料。未能计算此间隙可能导致配合过紧，从而阻碍装载过程或影响陶瓷的最终尺寸。
为您的目标做出正确的选择
为了最大化柔性石墨箔在您的烧结过程中的优势：
- 如果您的主要重点是模具寿命：确保箔片完全覆盖内壁且没有间隙，因为即使是小的暴露区域也可能导致局部扩散粘结和模具点蚀。
- 如果您的主要重点是样品完整性：优先考虑箔片的平滑应用，以防止在冷却过程中引起表面裂纹或应力集中的折痕。
战略性地使用石墨箔将潜在的破坏性、一次性成型工艺转变为可重复、高精度的制造周期。
摘要表：
| 功能 | 主要优势 | 机制 |
|---|---|---|
| 化学屏障 | 防止扩散粘结 | 阻止 SiC 粉末和模具壁之间的碳扩散 |
| 脱模剂 | 无损脱模 | 便于轻松弹出样品，无开裂或模具损坏 |
| 保护层 | 延长模具寿命 | 保护柔软的石墨工具免受坚硬陶瓷颗粒的磨损 |
| 热缓冲 | 均匀冷却 | 保持稳定的界面以减少内部应力和开裂 |
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参考文献
- Manish Bothara, R. Radhakrishnan. Design of experiment approach for sintering study of nanocrystalline SiC fabricated using plasma pressure compaction. DOI: 10.2298/sos0902125b
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
