功能梯度超薄VC散热石墨模具

功能梯度超薄VC散热石墨模具是一种组成和性能在超薄VC散热石墨模具某一方向连续或准连续变化的非均质复合超薄VC散热石墨模具。放电等离子烧结技术(Spark Plasma Sintering, SPS)是一种利用电流焦耳效应产生的温度场来实现超薄VC散热石墨模具烧结的新型快速烧结技术。目前使用放电等离子技术烧结制备功能梯度超薄VC散热石墨模具时所使用的模具，包括中空圆柱形的凹模和两个圆柱形的凸模。使用该传统模具制备功能梯度超薄VC散热石墨模具时，模具内温度场轴向分布均勻。然而由于试样轴向成分组成为梯度变化，均一的轴向温度场并不适于试样的烧结，不能使梯度超薄VC散热石墨模具各层在最佳烧结温度下烧结。
　　实用新型内容本实用新型提供一种用于梯度超薄VC散热石墨模具烧结的石墨模具，使用该石墨模具可以在模具内部产生稳定的轴向温度梯度，适用于梯度超薄VC散热石墨模具的烧结制备。一种用于梯度超薄VC散热石墨模具烧结的石墨模具，包括凹模、内衬、凸模上压头、凸模下压头、热电偶和待烧结粉体，其中凹模的外形为三段式整体结构，由上至下依次为圆柱形、圆锥台形和圆柱形，分别称为上圆柱、圆锥台和下圆柱，上圆柱的直径小于圆锥台的小端，圆锥台的大端直径与下圆柱相同，在圆锥台的外壁上开有径向的测温孔，测温孔位于圆锥台轴向尺寸的中点位置，凹模的内部为锥形通孔，锥形通孔小端位于上圆柱，大端位于下圆柱；

内衬为与凹模锥形通孔相配合的锥形结构，内衬内放置待烧结粉体，凸模上压头和凸模下压头均为圆柱形，凸模上压头和凹模上圆柱的高度一致，采用该种设计可以保证待烧结粉体处于轴向的温度梯度场内；凹模上圆柱的高度为20 30mm，壁厚为8 12mm，采用该种设计可以减小待烧结粉体内部的径向温度梯度，从而保证各层粉体在均一的温度场下烧结； 凹模上圆柱和圆锥台连接处为台阶面，台阶面的宽度为8 12mm，台阶面的结构保证试样能在较高的轴向压力下烧结而不损坏石墨模具；

圆锥台母线与水平面夹角的范围为30° 到60°，通过调节圆锥台母线与水平面夹角的大小实现模具内轴向温度梯度大小的调节； 内衬壁厚为2 3mm，外壁的锥度与凹模内的锥形通孔一致。工作过程及原理烧结前，先将凹模上下颠倒，将内衬装入凹模的锥形通孔中，然后将凸模上压头装入内衬的上端，在内衬腔体内依次装入烧结梯度超薄VC散热石墨模具所需的待烧结粉体；然后将下压头装入内衬的下端，再颠倒模具，使上压头竖直在上；

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