고강도 흑연 몰드는 이 공정의 전제 조건입니다. 이는 TiAl/Ti6Al4V 복합재의 극한 공정 조건에서 구조적 무결성을 유지할 수 있는 유일하게 실용적인 격납 용기 역할을 하기 때문입니다. 구체적으로 이러한 몰드는 파손이나 변형 없이 900°C의 온도에서 최대 40 MPa의 기계적 압력을 견뎌야 합니다. 이 능력은 최종 복합재가 필요한 높은 밀도와 정확한 치수 정확도를 달성하도록 보장하는 주요 요인입니다.
진공 열간 압착 환경은 재료에 동시적인 열 충격과 엄청난 기계적 하중을 가합니다. 고강도 흑연은 이러한 이중 응력 하에서 기계적 안정성과 화학적 불활성을 유지하는 몇 안 되는 재료 중 하나이며 압력 용기 및 열 전도체 역할을 하기 때문에 필수적입니다.
기계적 필요성
몰드의 주요 기능은 유압을 복합 재료로 전달하는 것입니다. 이를 위해서는 공정 실패를 방지하기 위한 특정 기계적 특성이 필요합니다.
극한의 단축 압력 견딤
TiAl/Ti6Al4V의 열간 압착 중 몰드는 최대 40 MPa의 압력을 받습니다.
표준 몰드 재료는 특히 고열과 결합될 때 이 하중 하에서 항복하거나 크리프가 발생합니다. 고강도 흑연은 이 환경에서 강성과 강도를 유지하는 독특한 능력을 가지고 있습니다.
변형 및 파손 방지
몰드가 변형되면 압력이 분말 또는 라미네이트 층으로 효과적으로 전달되지 않습니다.
고강도 흑연은 가해진 힘이 전적으로 재료의 밀집화에 집중되도록 보장합니다. 이 강성은 몰드 벽이 휘어지는 것을 방지하며, 이는 최종 부품의 순 형상을 유지하는 데 중요합니다.
기하학적 정확도 정의
몰드는 최종 제품의 음형 역할을 합니다.
고강도 흑연은 900°C에서 열팽창 및 기계적 크리프에 저항하므로 소결된 TiAl/Ti6Al4V 샘플의 치수가 설계 사양과 정확히 일치하도록 보장합니다.
화학 및 열 환경
기계적 강도 외에도 몰드는 진공 챔버 내에서 티타늄 합금과 유리하게 상호 작용해야 합니다.
진공에서의 화학적 안정성
티타늄 합금은 고온에서 반응성이 높습니다.
고강도 흑연은 진공 조건에서 TiAl/Ti6Al4V와 접촉할 때 우수한 화학적 안정성을 나타냅니다. 이는 샘플 표면을 오염시키거나 몰드 인터페이스를 손상시킬 수 있는 부작용을 방지합니다.
균일한 열 전도도
흑연은 우수한 열 전도체입니다.
이 특성을 통해 몰드는 샘플 전체에 열을 고르게 분산시켜 열 구배를 최소화합니다. 균일한 열장은 일관된 확산 결합을 보장하고 복합재 내의 내부 응력을 방지하는 데 중요합니다.
운영 제약 조건 이해
고강도 흑연이 최적의 선택이지만, 관리해야 할 특정 운영상의 절충점이 있습니다.
산화 위험
흑연은 고온에서 산소 존재 하에 빠르게 산화됩니다.
공정은 진공 또는 불활성 분위기에서 수행되어야 합니다. 900°C에서 진공 씰의 모든 누출은 몰드의 빠른 침식과 TiAl/Ti6Al4V 복합재의 잠재적 오염으로 이어질 것입니다.
기계적 취성
높은 압축 강도에도 불구하고 흑연은 취약합니다.
인장 강도가 낮고 연성이 거의 없습니다. 40 MPa의 압축 하중을 처리할 수 있지만, 유압 램이 정렬되지 않으면 전단력이나 충격으로 인한 파손에 취약합니다.
복합재 제조 성공 보장
올바른 몰드 재료를 선택하는 것은 기계적 요구 사항과 화학적 호환성 간의 균형입니다.
- 치수 정밀도가 주요 관심사라면: 900°C에서 몰드 크리프를 제거하기 위해 사용 가능한 가장 높은 압축 강도를 가진 흑연 등급을 우선시하십시오.
- 재료 순도가 주요 관심사라면: 흑연의 화학적 안정성을 활용하고 표면 오염을 방지하기 위해 진공 환경을 엄격하게 제어하십시오.
고강도 흑연은 단순한 용기가 아니라 고성능 티타늄 복합재를 소결하는 데 필요한 열과 압력의 동시 적용을 가능하게 하는 능동적인 기계 부품입니다.
요약 표:
| 속성 | TiAl/Ti6Al4V 요구 사항 | 고강도 흑연의 역할 |
|---|---|---|
| 압력 저항 | 최대 40 MPa | 파손 방지 및 구조적 무결성 유지 |
| 온도 안정성 | 900°C 작동 온도 | 고온 하에서 크리프 및 변형 방지 |
| 열 전도도 | 높은 균일성 | 일관된 확산 결합 및 낮은 응력 보장 |
| 화학적 프로필 | 진공에서 불활성 | 반응성 티타늄 합금의 오염 방지 |
| 기하학적 정밀도 | 높은 순 형상 정확도 | 정확한 치수를 위한 열팽창 방지 |
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