真空熱間プレス中の高強度黒鉛金型はどのような役割を果たしますか？ダイヤモンド/アルミニウム複合材の精度を向上させる

高強度黒鉛金型は、ダイヤモンド/アルミニウム複合材の真空熱間プレス中に、構造容器と能動的な圧力伝達システムの双方として機能します。 粉末混合物を定義された形状に保持しながら、約650°Cの温度と67.7 MPaを超える圧力に耐えます。

極めて重要なことに、これらの金型は油圧プレスからの単軸力を複合材に直接伝達します。これにより、アルミニウム母材の塑性変形が促進され、ダイヤモンド粒子周辺の空隙が充填され、高密度で気泡のない最終製品が保証されます。

コアの要点 黒鉛金型は受動的な容器ではなく、油圧を内部の緻密化に変換する重要な機械部品です。極端な熱と圧力下で寸法安定性を維持する能力は、アルミニウム母材が構造的欠陥なしにダイヤモンド補強材の周りで流動し、凝固することを可能にする主な要因です。

緻密化のメカニズム

ダイヤモンド/アルミニウム複合材を作成する上での主な工学的課題は、気孔率の除去です。黒鉛金型は、外部油圧システムからの単軸圧力を粉末混合物に効果的に伝達することで、この課題に対処します。

金型は剛性を維持するため、印加された力（通常は約67.7 MPa）は金型の膨張によって失われません。代わりに、アルミニウム母材の塑性変形を駆動します。これにより、金属がダイヤモンド粒子間の間隙に流れ込み、空隙を効果的に充填します。

真空熱間プレス（約650°C）の特定の条件下では、標準的な材料は軟化または反りが発生する可能性があります。高強度黒鉛は、その熱安定性のために特別に選択されています。

荷重下でもクリープや破壊なしに形状を維持します。これにより、複合材プレートの最終寸法が正確であることが保証され、焼結サイクル全体を通して圧力が一定に保たれます。

機械的強度を超えて、金型は熱伝達において重要な役割を果たします。黒鉛は高い熱伝導率を持っています。

この特性により、金型は加熱要素から粉末サンプルの中心まで熱を均一に分散させることができます。均一な加熱は、局所的な欠陥を防ぎ、複合材の微細構造がプレート全体で一貫していることを保証するために重要です。

黒鉛は、真空チャンバー内に自然に還元雰囲気を作り出します。

この化学的環境は、残留酸素を掃気するのに役立ち、アルミニウム粉末を酸化から保護します。これは、酸化層が界面を著しく弱める可能性があるため、アルミニウム母材とダイヤモンド粒子との間の強力な結合を達成するために不可欠です。

黒鉛は頑丈ですが、万能ではありません。選択された黒鉛のグレードが圧力要件（特定の合金や密度目標によって大きく異なる場合があります）に適合しない場合、金型はクリープ（時間の経過とともにゆっくりと変形する）を経験する可能性があります。

金型クリープは、重要な焼結段階中に圧力損失につながります。金型が外側に膨張すると、粉末にかかる有効圧力が低下し、不完全な緻密化と多孔質で弱い複合材が生じます。

金型は圧力を封じ込めるのに十分な強度が必要ですが、完成品の取り外しを容易にする必要もあります。

黒鉛は固有の潤滑性を提供しており、通常はアルミニウムが金型壁に付着するのを防ぎます。しかし、温度制御が不正確であったり、金型設計に対して圧力が過剰であったりすると、機械的なかみ合いが発生し、複合材の表面を損傷することなく脱型が困難になる可能性があります。

真空熱間プレスプロセスを最適化するために、特定の品質目標に基づいて金型グレードを選択してください。

複合材の成功は、アルミニウム母材が降伏を強制されている間、金型が剛性を維持できる能力にかかっています。