[实用新型]一种双向压制的热压烧结模具

说明书

一种双向压制的热压烧结模具，涉及陶瓷及难熔金属热压烧结领域。多层石墨垫板之间有陶瓷冷压件；顶层石墨垫板上方设置有石墨上压头；石墨上压头、石墨垫板、陶瓷冷压件构成柱形结构并设置于石墨底座上的凸台上面，石墨插板内壁与石墨上压头、石墨垫板、陶瓷冷压件构成柱形结构外缘吻合；石墨插板搭挂于石墨上压头上，石墨衬套套挂于石墨插板外面，碳‑碳复合外套套挂于石墨衬套外面；石墨插板、石墨衬套、碳‑碳复合外套底部与石墨底座上表面之间留有间隙。本实用新型克服现有普通模具在热压烧结过程中，单向压制导致压力传递损失，从而使最终的烧结坯厚度及致密度呈现较为明显的梯度分布，底层烧结坯容易出现厚度偏大、致密度偏低等的问题。

技术领域

本实用新型涉及陶瓷及难熔金属热压烧结领域，具体涉及一种双向压制的陶瓷及难熔金属热压烧结模具。

背景技术

热压烧结是指对置于限定形状的烧结模具中的松散粉末或粉末压坯加热的同时施加一定的外力，使其加速流动、重排和致密化的过程。热压烧结温度比常压烧结低100℃～150℃左右，但热压烧结推动力却比常压烧结大20～100倍。针对碳化硼、硼化钛、氮化硼等特种陶瓷材料以及钨钼等难熔金属材料极难烧结致密的的特点，热压烧结得到了普遍应用。在热压烧结过程中，压力造成粉末颗粒重排和塑性流动、晶界移动、应变诱导孪晶、蠕变以及后阶段体积扩散与重结晶相结合等物质迁移，最终促使陶瓷及难熔金属材料致密化。

普通的热压烧结模具在组装及热压烧结过程中，石墨插板、石墨衬套、碳-碳复合外套(即碳/碳复合材料具有低密度(2.0g/cm³)、高比强、高比模量、高导热性、低膨胀系数，以及抗热冲击性能好、尺寸稳定性高等优点，是目前在1650℃以上应用的唯一备选材料)等底部均与石墨底座直接接触，受其支撑。模具内部的多层石墨垫板及陶瓷冷压件在热压烧结过程中的受力方式为单向受压。由于受到模具型腔内摩擦力的影响，压力在传导过程中逐渐损失而降低，导致最终的烧结坯厚度及致密度呈现较为明显的梯度分布，底层烧结坯容易出现厚度偏大、致密度偏低的现象，从而降低产品质量及生产效率。

实用新型内容

本实用新型提供一种双向压制的热压烧结模具，克服现有普通模具在热压烧结过程中，因单向压制引起的压力传递损失所导致的最终烧结坯厚度及致密度呈现较为明显的梯度分布，底层烧结坯容易出现厚度偏大、致密度偏低等的问题，以提高产品质量及生产效率。

为解决上述问题，本实用新型采用如下技术方案：一种双向压制的热压烧结模具，该模具由碳-碳复合外套、石墨衬套、石墨插板、石墨上压头、石墨垫板、石墨底座组成，多层石墨垫板之间有陶瓷冷压件；顶层石墨垫板上方设置有石墨上压头；石墨上压头、石墨垫板、陶瓷冷压件构成柱形结构并设置于石墨底座上的凸台上面，石墨插板内壁与石墨上压头、石墨垫板、陶瓷冷压件构成柱形结构外缘吻合；石墨插板搭挂于石墨上压头上，石墨衬套套挂于石墨插板外面，碳-碳复合外套套挂于石墨衬套外面；石墨插板、石墨衬套、碳-碳复合外套底部与石墨底座上表面之间留有间隙。

进一步地，本实用新型的一种双向压制的热压烧结模具还具有如下特点：石墨插板包括至少三段，石墨插板拼成全包围结构搭挂于石墨上压头上。

进一步地，本实用新型的一种双向压制的热压烧结模具还具有如下特点：顶层和底层石墨垫板均为独立结构。

进一步地，本实用新型的一种双向压制的热压烧结模具还具有如下特点：石墨上压头、石墨插板、石墨衬套用于搭挂及套挂的部位均为带有弧度的凸起。

本实用新型的有益效果为：1. 在热压烧结过程中，相对于传统热压模具中陶瓷冷压件的单向受力，本实用新型中陶瓷冷压件为双向受力，因而压力传递损失明显降低，最终烧结坯厚度及密度的梯度分布明显改善，从而使最终烧结坯更易获得良好的烧结致密度以及厚度均匀性，以提高产品质量。

2.在热压烧结过程中，本实用新型使压力传递损失明显降低，因此可以在一次热压烧结过程中烧结更多制品，从而提高生产效率，同时使得烧结成本大大降低，也提高了设备的利用率。