微热压成形石墨件的快速碳化工艺

针对石墨件在碳化过程中易开裂的问题,基于多材料组装技术原理,提出在石墨粉末微热压成形过程中构造烧蚀性二维有机物网络以形成排气通道、避免开裂的方法。研究了碳化速率、石墨件径向尺寸及网络结构、分布方式对石墨件成形质量和力学性能的影响。结果表明:较快的碳化速率会加剧有机物热解,开裂的现象越明显,较大径向尺寸的石墨件气体逸出阻力越大;提高有机物网络密集度有助于改善排气效果,但对石墨件力学性能产生不利影响;在有机物网络沿成形高度方向的布置中,当间距为10 mm时,石墨件不出现裂纹。采用优化的工艺制备的石墨件结构完整,经过浸渍增强后其抗压强度达到15.8 MPa,Z轴导热系数仅为1.894 W/(m·K),综合性能与水玻璃型砂相当,在铸造行业有广泛应用前景。