黒鉛型は、高温炉環境とC-SiC-B4C-TiB2複合材料との間の重要な構造的インターフェースとして機能します。この特定の2000℃プロセスにおいて、その主な機能は、極端な熱衝撃に耐える頑丈な容器として機能すると同時に、内部のグリーンボディに25MPaの機械的圧力を伝達する媒体としても機能することです。
黒鉛型は、外部からの油圧を内部材料の密度に変換し、極端な熱応力下で精密な幾何形状を維持することにより、焼結プロセスの成功を決定します。
物理的封じ込めと形状
極端な温度への耐性
金型は2000℃で構造的完全性を維持する必要があります。黒鉛は、他のほとんどの封じ込め材料が破損または変形するこれらの温度で安定かつ剛性を維持できる能力により、特に使用されています。
寸法精度の定義
金型は粉末の物理的な境界として機能します。材料を所定の位置に保持することにより、垂直圧力が印加されたときの横方向の変形（横方向への広がり）を防ぎます。これにより、最終的に焼結された製品が精密な幾何学的寸法を達成することが保証されます。
圧力伝達メカニズム
外部力の変換
金型は物理的な力の伝達媒体として機能します。油圧プレスによって生成される25MPaの圧力を、内部の複合粉末に直接伝達します。
グリーンボディの高密度化
この伝達された圧力は、C-SiC-B4C-TiB2粉末を圧縮させるものです。金型は、この力がグリーンボディ（焼成前の圧縮された粉末）に効果的に印加され、高品質の複合材料に必要な高密度化を促進することを保証します。
熱調整と均一性
熱伝達の促進
黒鉛は優れた熱伝導率を持っています。この特性により、金型は炉の要素から内部の複合粉末へ効率的に熱を伝達できます。
均一な焼結の確保
金型は、サンプルを断熱するのではなく、熱を均一に分散させることにより、焼結ゾーン全体で一貫した温度を保証します。これにより、構造的均一性が得られ、不均一な加熱による欠陥が防止されます。
トレードオフの理解
荷重下での機械的限界
黒鉛は強力ですが、かなりの応力（25MPa）下では圧力容器として機能します。金型は、亀裂に耐えるのに十分な壁厚と密度で設計する必要があります。この一軸圧力で金型が破損した場合、サンプルの形状は直ちに損なわれます。
材料相互作用
黒鉛は一般的に化学的に安定していますが、高温ではサンプルとの相互作用が可能です。同様のプロセスで指摘されているように、離型を容易にし、複合材料が金型壁に結合するのを防ぐために、分離層（アルミナなど）が使用されることがあります。
目標達成のための適切な選択
特定の用途で黒鉛型の効果を最大化するには：
- 高密度化が主な焦点の場合：この圧力がC-SiC-B4C-TiB2複合材料の気孔率を除去する主な要因であるため、金型設計が、たわむことなく完全な25MPaの圧力を伝達するのに十分な強度であることを確認してください。
- 寸法精度が主な焦点の場合：金型の横方向変形を防ぐ能力が、部品の最終的な許容誤差を直接決定するため、金型の内部加工精度を優先してください。
黒鉛型は単なる容器ではありません。最終的な高性能複合材料の物理的特性を定義する、能動的な熱および機械的ツールです。
概要表：
| 機能 | 説明 | 主な利点 |
|---|---|---|
| 封じ込め | 2000℃の熱衝撃に耐える | 精密な形状と完全性を維持する |
| 圧力伝達 | 25MPaの油圧を伝達する | 材料の高密度化を促進し、気孔を除去する |
| 熱調整 | 高い熱伝導率 | 構造的均一性と均一な焼結を保証する |
| 変形制御 | 粉末の物理的境界 | 一軸荷重下での横方向変形を防ぐ |
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