B4C/Al 복합재료의 진공 열간 압축용 흑연 몰드는 주로 고온 화학적 안정성과 뛰어난 기계적 강도를 가져야 합니다. 구체적으로, 몰드는 30MPa의 단축 압력을 견디면서 약 700°C의 온도에서 구조적 무결성을 유지해야 합니다. 이러한 사양은 고압 하에서 액체 알루미늄이 재료 기공을 채울 때 변형이나 파열을 방지하기 위해 협상할 수 없습니다.
핵심 요점 흑연 몰드는 성형 용기와 하중 지지 부품 역할을 모두 수행합니다. 특정 온도-압력 임계값에서 크리프 및 화학적 상호 작용에 저항하는 능력은 복합재료의 최종 밀도와 치수 정확도를 결정합니다.
기계적 하중 지지 용량
단축 압력 견딤
몰드의 주요 기능은 분말 성형을 위한 단단한 용기 역할을 하는 것입니다.
B4C/Al 복합재료의 경우 몰드는 최대 30MPa의 기계적 압력을 견뎌야 합니다. 흑연이 충분한 압축 강도를 갖지 못하면 이 하중 하에서 파손되거나 변형되어 복합재료의 소결이 손상될 수 있습니다.
최고 온도에서의 치수 안정성
상온에서의 강도는 충분하지 않습니다. 몰드는 승온 소결 온도(약 700°C)에서 기계적 특성을 유지해야 합니다.
몰드는 액체 알루미늄이 탄화붕소 구조 내의 기공을 효과적으로 채우도록 합니다. 이 단계 동안 몰드의 "크리프" 또는 팽창은 최종 제품의 치수가 불규칙하거나 밀도가 불충분하게 됩니다.
화학적 및 열적 성능
고온 화학적 불활성
흑연은 진공 환경에서의 화학적 안정성 때문에 선택됩니다.
700°C에서 몰드는 알루미늄 매트릭스와 반응해서는 안 됩니다. 높은 화학적 안정성은 몰드가 복합재료에 달라붙는 것을 방지하며, 이는 최종 부품의 표면 품질을 보장하고 쉬운 탈형을 촉진하는 데 중요합니다.
열전도율 및 균일성
기계적 강도가 주요 요구 사항이지만 흑연의 열적 특성도 마찬가지로 중요합니다.
몰드는 분말 샘플의 중심으로 열을 균일하게 분산시키기 위해 높은 열전도율을 가져야 합니다. 이는 디스크 형태의 벌크 전체에 걸쳐 일관된 미세 구조를 보장하여 내부 응력이나 불균일한 소결을 방지합니다.
절충점 이해
강도 대 비용
고강도, 고순도 흑연은 비쌉니다. 저급 흑연을 사용하면 공구 비용을 줄일 수 있지만, 30MPa에서 몰드 실패 위험이 증가하여 원자재 낭비와 장비 손상을 초래할 수 있습니다.
불활성 대 접착
흑연은 일반적으로 불활성이지만, 저품질 몰드의 불순물은 고온에서 알루미늄과 반응할 수 있습니다.
이 반응은 복합재료가 몰드 벽에 결합하게 할 수 있습니다. 이는 제거 중에 몰드를 파괴할 뿐만 아니라 종종 B4C/Al 복합재료의 표면 마감을 손상시켜 값비싼 후처리 가공이 필요하게 됩니다.
목표에 맞는 올바른 선택
소결 공정에 적합한 흑연 등급을 선택하려면 특정 출력 요구 사항을 우선시하십시오:
- 치수 정확도가 주요 초점이라면: 30MPa에서의 변형을 방지하기 위해 높은 압축 강도와 낮은 열팽창을 가진 흑연 등급을 우선시하십시오.
- 표면 마감이 주요 초점이라면: 쉬운 탈형과 반응층 없는 깨끗한 표면을 보장하기 위해 뛰어난 화학적 불활성을 가진 고순도 흑연을 우선시하십시오.
이상적인 몰드는 공정에 "보이지 않게" 되어 최종 부품을 화학적 또는 물리적으로 변경하지 않고 열과 압력을 완벽하게 전달하는 것입니다.
요약 표:
| 요구 사항 | 사양 | 이점 |
|---|---|---|
| 압축 강도 | ≥ 30MPa 견뎌야 함 | 몰드 파손 방지 및 완전한 재료 소결 보장 |
| 열 안정성 | 700°C 이상에서 작동 가능 | 치수 정확도 유지 및 소결 중 크리프 방지 |
| 화학적 불활성 | 고순도 탄소 | Al 반응 방지, 깨끗한 탈형 및 표면 마감 보장 |
| 열전도율 | 높고 균일함 | 일관된 미세 구조 보장 및 내부 응력 방지 |
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