고강도 흑연 몰드는 Al/B4C 복합재의 진공 열간 압축 중에 기하학적 성형 용기 및 주요 하중 지지 부품 역할을 하는 이중 목적을 수행합니다. 조밀한 디스크 형태의 벌크 생산을 보장하기 위해 이러한 몰드는 약 680°C의 공정 온도를 견디면서 최대 30MPa의 외부 기계적 압력 하에서 구조적 강성을 유지해야 합니다.
진공 열간 압축의 핵심 과제는 액체 알루미늄을 재료의 기공으로 강제로 밀어 넣으면서 정밀한 형상을 유지하는 것입니다. 흑연 몰드는 변형 없이 고압을 전달하는 데 필요한 강성을 제공하며, 복합재가 균일한 밀도와 구조적 균질성을 달성하도록 보장하는 안정적인 열 전도체 역할을 합니다.
기계적 하중 지지 및 안정성
극한의 단축 압력 견디기
몰드의 주요 기능은 상당한 외부 힘을 견디는 것입니다. 소결 중 몰드는 최대 30MPa의 단축 압력을 받습니다. 흑연은 이 하중을 파손이나 균열 없이 견딜 수 있는 높은 기계적 강도를 가져야 합니다.
구조적 변형 방지
단순히 부서지지 않는 것 외에도 몰드는 탁월한 치수 안정성을 보여야 합니다. 680°C에서 재료는 가해진 하중 하에서 크리프나 뒤틀림이 없어야 합니다. 최종 Al/B4C 디스크가 규칙적이고 정확한 모양을 유지하도록 강성이 필수적입니다.
기공 침투 촉진
몰드를 통해 가해지는 압력은 중요한 미세 구조적 목적을 수행합니다. 액체 알루미늄이 탄화붕소(B4C) 구조 내의 기공을 채우도록 강제합니다. 몰드가 변형되면 압력이 손실되어 불완전한 침투와 다공성이 약한 복합재가 발생합니다.
열 역학 및 공정 효율성
균일한 압력 전달
몰드는 핫 프레스에서 분말 압축으로 힘을 전달하는 매체 역할을 합니다. 고품질 흑연은 이 축 방향 압력이 시료 표면에 균일하게 분포되도록 보장합니다. 이는 최종 복합재 판의 국부적인 밀도 구배 또는 불균일한 두께를 방지합니다.
효율적인 열 전달
흑연은 우수한 열 전도성으로 인해 선택됩니다. 몰드는 퍼니스 요소에서 내부 복합재 시료로 열을 효율적으로 전달해야 합니다. 이는 시료가 소결 온도(680°C)에 균일하게 도달하도록 보장하여 내부 응력을 유발할 수 있는 열 구배를 방지합니다.
표면 상호 작용 및 이형
진공에서의 화학적 안정성
몰드는 알루미늄 매트릭스 및 B4C 강화재와 접촉할 때 화학적으로 불활성 상태를 유지해야 합니다. 고순도 흑연은 진공 환경에서 이러한 재료와 반응하지 않기 때문에 사용됩니다. 이러한 안정성은 복합재의 표면 오염을 방지합니다.
고온 윤활
몰드의 기능적 요구 사항은 완성된 부품의 제거를 용이하게 하는 것입니다. 흑연은 고온에서도 지속되는 자연스러운 윤활성을 가지고 있습니다. 이 특성은 표면 마감을 손상시키지 않고 복합재 빌렛의 쉬운 이형을 보장합니다.
절충안 이해
취약성 대 경도
흑연은 고온 강도에 뛰어나지만 취성 재료입니다. 압축 하중(압착)은 매우 잘 처리하지만 인장 강도는 낮습니다. 정렬 시 주의해야 합니다. 프레스 램의 정렬 불량은 몰드를 끊을 수 있는 전단력을 도입할 수 있습니다.
마모 및 침식
흑연은 소결되는 B4C 입자보다 부드럽습니다. 연마성 분말을 반복적으로 압착하면 시간이 지남에 따라 내부 몰드 벽이 침식될 수 있습니다. 이 마모는 결국 치수 공차를 손상시켜 정밀도를 유지하기 위해 몰드를 재연마하거나 교체해야 합니다.
프로젝트에 맞는 선택
선택하는 흑연의 특정 등급은 소결 목표의 가장 중요한 측면에 따라 달라야 합니다.
- 최대 밀도가 주요 초점인 경우: 편향 없이 30MPa 이상에서 안전하게 압력을 유지할 수 있는 가장 높은 압축 강도 등급의 흑연을 우선적으로 고려하십시오.
- 치수 정밀도가 주요 초점인 경우: 변형을 방지하기에 충분한 몰드 벽 두께를 보장하고 680°C에서 변형에 저항하기 위해 고밀도 흑연을 사용하십시오.
- 표면 품질이 주요 초점인 경우: 몰드 표면의 기공을 최소화하고 가능한 가장 깨끗한 이형 경험을 보장하기 위해 고순도, 미세 입자 흑연을 선택하십시오.
몰드를 단순한 용기가 아니라 능동적인 압력 전달 도구로 취급함으로써 최종 Al/B4C 복합재의 구조적 무결성을 보장합니다.
요약 표:
| 요구 사항 범주 | 주요 사양 | 기능적 역할 |
|---|---|---|
| 기계적 강도 | 최대 30MPa 단축 압력 | 몰드 파손 방지 및 조밀한 기공 침투 보장 |
| 열 안정성 | 680°C에서 작동 가능 | 치수 정밀도 유지 및 크리프/뒤틀림 방지 |
| 열 전달 | 높은 열 전도성 | 균일한 온도 분포 및 구조적 균질성 보장 |
| 표면 특성 | 화학적 불활성 및 천연 윤활성 | 오염 방지 및 빌렛의 쉬운 이형 촉진 |
| 재료 등급 | 고순도, 미세 입자 흑연 | 표면 기공 최소화 및 연마성 B4C의 침식 방지 |
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