石墨纸在烧结组件中起着关键的物理屏障作用。其主要功能是将 Ti(C,N) 基陶瓷粉末与石墨模具内壁隔离开，防止材料在极端加工条件下粘结在一起。
核心见解 石墨纸作为牺牲界面，具有双重目的：它能保持可重复使用的模具的结构完整性，并保证烧结金属陶瓷的高质量表面光洁度。没有这一层，高温和高压的结合很可能会导致样品与工具之间发生不可逆的粘连。
隔离的机制
防止材料粘连
在烧结过程中，材料会承受高温和高压以致密化粉末。
如果没有隔离层，Ti(C,N) 基粉末会倾向于粘附或粘结到石墨模具壁上。石墨纸在物理上将这两个组件分开，确保界面处的化学反应不会导致熔合。
便于脱模
烧结运行的成功与否往往取决于样品能否轻松取出。
由于石墨纸可以防止粘连，因此烧结后的Ti(C,N) 基金属陶瓷样品可以从模具中取出，而无需可能损坏样品或工具的力。这样可以确保每次都能干净地分离。
保护模具投资
延长模具使用寿命
高纯石墨模具是精密工具，旨在同时充当成型容器和压力传递介质。
与反应性陶瓷粉末直接接触可能会导致模具内壁出现点蚀或侵蚀。石墨纸吸收了这种表面磨损，显著延长了昂贵的石墨模具的使用寿命。
保持内壁几何形状
模具必须保持精确的尺寸，以确保最终产品符合规格。
通过作为保护衬里，石墨纸可以防止模具壁上积聚残留物或发生表面损伤。这保持了重复高精度烧结所需的几何公差。
确保样品质量
实现表面光滑度
界面质量直接影响最终产品的表面光洁度。
由于石墨纸可以防止粘连，因此烧结金属陶瓷的表面光滑度得以保持。粘附在模具上的样品在取出过程中可能会出现表面缺陷、粗糙或开裂。
均匀加热和结构
虽然石墨纸充当屏障，但它不会阻碍模具的热功能。
石墨模具因其优异的导热性而被选用，这可以确保样品均匀加热。石墨纸使热量能够高效地传递，从而有助于获得具有均匀微观结构的块状材料。
操作背景和权衡
高应力环境
了解石墨纸必须承受的环境非常重要。
烧结过程涉及超过1500°C的温度和约20 MPa的压力。石墨纸的独特之处在于，即使在这些极端的热负荷和机械负荷下也能保持稳定和有效。
潜在的实施挑战
尽管必不可少，但使用石墨纸会引入一些必须加以管理的细微变量。
如果在插入过程中石墨纸出现折痕或起皱，这些缺陷将转移到金属陶瓷样品的表面。必须小心确保石墨纸衬里完全光滑，以避免引入外观或结构上的表面缺陷。
为您的目标做出正确选择
为了最大限度地提高烧结过程的效率，请考虑隔离层如何支持您的特定目标：
- 如果您的主要重点是成本效益：优先使用石墨纸，以最大限度地提高单个高纯石墨模具的使用次数。
- 如果您的主要重点是表面质量：确保石墨纸的粘贴没有折痕或折叠，因为这些将永久印在烧结的 Ti(C,N) 表面上。
- 如果您的主要重点是工艺一致性：标准化所用石墨纸的厚度和等级，以确保不同生产批次之间的热量传递均匀。
使用石墨纸是一个微小的程序步骤，但在工具寿命和最终产品质量方面却能带来不成比例的巨大好处。
总结表：
| 关键功能 | 主要优点 | 操作影响 |
|---|---|---|
| 物理隔离 | 防止粉末/模具粘结 | 便于脱模和干净分离 |
| 表面保护 | 延长模具使用寿命 | 降低工具侵蚀和维护成本 |
| 界面质量 | 提高表面光滑度 | 最大限度地减少表面缺陷和开裂 |
| 热稳定性 | 保持均匀加热 | 确保金属陶瓷微观结构均匀 |
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参考文献
- Hao Qiu, Jiafeng Fan. Effect of Mo2C Addition on the Tribological Behavior of Ti(C,N)-Based Cermets. DOI: 10.3390/ma16165645
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
