CN214443064U - 防止等离子体烧结中铝基复合材料粉末与模具反应的组件 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种防止等离子体烧结中铝基复合材料粉末与模具反应的组件，包括垫片、第一石墨纸片及第二石墨纸片，垫片由第一垫片和第二垫片两部件组成，第一石墨纸片成对设置，第一垫片和第二垫片两垫片与烧结粉体之间均设置第一石墨纸片，第二石墨纸片包绕在烧结粉体侧面，且第二石墨纸片位于烧结粉体与石墨模具之间的间隙内；第一石墨纸片与垫片接触一面喷涂有氮化硼涂层；第二石墨纸片与石墨模具接触一面涂有氧化钇胶体涂层。本申请解决现有技术中存在的粉末与模具反应对材料性能产生影响和块体与模具附着难以取出等问题，提高了SPS烧结制备材料的样品均匀性和表面质量，降低了SPS烧结中对模具的损坏。

Description

防止等离子体烧结中铝基复合材料粉末与模具反应的组件

技术领域

本实用新型属于材料成型技术领域，尤其涉及一种防止等离子体烧结中铝基复合材料粉末与模具反应的组件。

背景技术

放电等离子烧结(Spark Plasma Sintering，简称SPS)是在加压粉末颗粒间直接通入脉冲电能，由火花放电瞬间产生的等离子体加热颗粒，使烧结体内各个颗粒均匀地产生焦耳热，进而使颗粒表面活化，实现超快速致密化烧结的技术。

通常在SPS烧结过程中多使用石墨作为模具，采用石墨模具既可以保证良好的导电导热性，其良好的抗压性能也能满足粉末冶金的成型条件。然而在高温高压环境下，石墨模具及压头易与烧结粉末发生反应，高温过程进一步提高了碳原子在粉末内的扩散速度，在烧结块体表面及内部形成碳化物，造成材料成分及性能分布不均匀。同时，块体易与模具粘连，使得等离子体烧结制备完成后难以脱模。若打碎模具取样，则造成了模具的浪费和加工成本的上升。

实用新型内容

本申请通过在粉末与上下压头之间涂抹氮化硼或氧化钇胶体，添加石墨纸等方式共同形成防护组件，阻止烧结粉末与压头发生反应，以解决烧结中粉末与模具反应对材料性能产生影响和块体与模具粘连难以取出等工程问题。

具体的，本申请采用以下技术方案实现：

提供一种防止等离子体烧结中铝基复合材料粉末与模具反应的组件，包括垫片、第一石墨纸片及第二石墨纸片，所述垫片由第一垫片和第二垫片两部件组成，所述第一石墨纸片成对设置，所述第二垫片用于放置在下压头上，所述第一垫片用于放置在上压头下方，所述第一垫片和所述第二垫片两垫片与烧结粉体之间均设置所述第一石墨纸片，所述第二石墨纸片包绕在所述烧结粉体侧面，且所述第二石墨纸片位于所述烧结粉体与石墨模具之间的间隙内。

作为本申请的进一步说明，所述第一石墨纸片与所述垫片接触一面喷涂有氮化硼涂层。

作为本申请的进一步说明，所述第二石墨纸片与所述石墨模具接触一面涂有氧化钇胶体涂层。

作为本申请的进一步说明，所述第二石墨纸片为矩形纸片。

作为本申请的进一步说明，所述第一石墨纸片为直径与相对应的所述垫片直径相当的圆形纸片。

与现有技术相比，本申请具有以下有益的技术效果：

本申请解决现有技术中存在的粉末与模具反应对材料性能产生影响和块体与模具附着难以取出等问题，提高了SPS烧结制备材料的样品均匀性和表面质量，降低了SPS烧结中对模具的损坏，降低成本，提高脱模效率，便于清理。

附图说明

图1为本申请提供的防止等离子体烧结中铝基复合材料粉末与模具反应的组件的剖视结构示意图；

图2为图1中A处结构放大图。

附图标记说明：

1.石墨模具，2.烧结粉体，3.第一垫片，4.上压头，5.氮化硼涂层，6.第一石墨纸片，7.第二石墨纸片，8.氧化钇胶体涂层、9.下压头，10.第二垫片。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

下面将结合具体实施例对本申请的技术方案加以解释。

如图1-2所示，提供一种防止等离子体烧结中铝基复合材料粉末与模具反应的组件，包括垫片、第一石墨纸片6及第二石墨纸片7，所述垫片由第一垫片3和第二垫片10两部件组成，所述第一石墨纸片6成对设置，所述第二垫片10用于放置在下压头9上，所述第一垫片3用于放置在上压头4下方，所述第一垫片3和所述第二垫片10两垫片与烧结粉体2之间均设置所述第一石墨纸片6，所述第二石墨纸片7包绕在所述烧结粉体2侧面，且所述第二石墨纸片7位于所述烧结粉体2与石墨模具1之间的间隙内。

本申请提供的组件能够实现将石墨纸包裹在烧结粉末外部，粉体会优先与石墨纸发生反应，从而避免对模具产生侵蚀，影响模具使用寿命；在烧结完成后的取样过程中能够较为简便地将烧结试样与附着在表面的石墨纸一起取出，剥离石墨纸后即可得到试样。

在一种优选的方式中，所述第一石墨纸片6与所述垫片接触一面喷涂有氮化硼涂层5；氮化硼原本广泛应用于金属铸件的脱模剂，其在高温高压下不易分解，能有效阻止烧结粉末与石墨模具反应，防止烧结试样与模具粘连。且在烧结完成后易于将样品与模具分离，模具表面无残留，延长模具使用寿命，同时保证试样表面的完整性，提高表面质量，因此本申请在样品上下底面均喷涂氮化硼涂层，由于喷涂的氮化硼涂层较为均匀，便于样品均匀受压，因此更易达到粉末内部致密的效果。

在一种优选的方式中，所述第二石墨纸片7与所述石墨模具1接触一面涂有氧化钇胶体涂层8。

在一种优选的方式中，所述第二石墨纸片7为矩形纸片；所述第一石墨纸片6为直径与相对应的所述垫片直径相当的圆形纸片。

上述组件的使用原理如下：

烧结前：

1)在第二垫片10上均匀喷涂氮化硼涂层5，放上圆形的第一石墨纸片6，置于石墨模具1空腔底部。

2)在矩形的第二石墨纸片7上涂抹氧化钇胶体涂层8，将其卷曲后放入石墨模具1空腔，使涂有氧化钇胶体涂层8一面与石墨模具1内壁贴合。

3)装入烧结粉末，再在粉末上方放上另一圆形的第一石墨纸片6和涂有氮化硼涂层5的第一垫片3。

4)在石墨模具1上下两端加上渐变上压头4和下压头9，将其放入等离子体烧结炉中进行烧结。

烧结后：打开第一垫片3和第二垫片10，将试样取出，剥离其表面的第一石墨纸片6和第二石墨纸片7。用砂纸打磨去除涂层后，再用酒精擦拭即可。

最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种防止等离子体烧结中铝基复合材料粉末与模具反应的组件，其特征在于：包括垫片、第一石墨纸片(6)及第二石墨纸片(7)，所述垫片由第一垫片(3)和第二垫片(10)两部件组成，所述第一石墨纸片(6)成对设置，所述第二垫片(10)用于放置在下压头(9)上，所述第一垫片(3)用于放置在上压头(4)下方，所述第一垫片(3)和所述第二垫片(10)两垫片与烧结粉体(2)之间均设置所述第一石墨纸片(6)，所述第二石墨纸片(7)包绕在所述烧结粉体(2)侧面，且所述第二石墨纸片(7)位于所述烧结粉体(2)与石墨模具(1)之间的间隙内。

2.根据权利要求1所述的防止等离子体烧结中铝基复合材料粉末与模具反应的组件，其特征在于：所述第一石墨纸片(6)与所述垫片接触一面喷涂有氮化硼涂层(5)。

3.根据权利要求1所述的防止等离子体烧结中铝基复合材料粉末与模具反应的组件，其特征在于：所述第二石墨纸片(7)与所述石墨模具(1)接触一面涂有氧化钇胶体涂层(8)。

4.根据权利要求1所述的防止等离子体烧结中铝基复合材料粉末与模具反应的组件，其特征在于：所述第二石墨纸片(7)为矩形纸片。

5.根据权利要求1所述的防止等离子体烧结中铝基复合材料粉末与模具反应的组件，其特征在于：所述第一石墨纸片(6)为直径与相对应的所述垫片直径相当的圆形纸片。

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