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石墨坩埚以天然鳞片石墨为主体原料,以可塑性耐火粘土或炭质为粘结剂加工而成,具有耐高温、导热性能强、抗腐蚀性能好,使用寿命长等特点。在高温使用过程中,热膨胀系数小,对急冷、急热具有一定抗应变性能。对酸性、碱性溶液抗蚀性较强,具有优良的化学稳定性,在熔炼过程中不参与任何化学反应。石墨坩埚内壁平滑,被熔化的金属液体不易渗漏和粘附在坩埚内壁,使金属液体有良好的流动性和浇铸性,适用于各种不同模具浇铸成型。由于石墨坩埚具有以上优良特性,被广泛用于合金工具钢冶炼和有色金属及其合金的冶炼。
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石墨坩埚的主要原料有石墨、碳化硅、硅石、耐火粘土、沥青和焦油等。石墨是坩埚生产的主要原料,在配料中占45~55%,辉县市涯泰石墨制品有限公司,涯泰石墨制品,以结晶形的鳞片状和针(块)状石墨为佳。我国生产石墨坩埚普遍采用鳞片状中碳石墨,含碳量一般为85~93%。根据坩埚的性能用途、型号规格选择石墨粒度。通常容积在100#以上的大型坩埚,采用32目以上的大鳞片石墨;容积在60#~80#的中型坩埚,采用80目鳞片石墨;容积在50#以下的小型坩埚,采用100目鳞片石墨;手工成型专用异形坩埚采用-100目细鳞片石墨。耐火粘土主要起可塑成型无机粘结剂的作用。要求粘土成分纯洁,可塑性强,理化性能稳定。并具有较高的耐火度和良好的热效应。由于坩埚熔炼的物质和使用条件的不同,在生产配料中,各种原料的配合比例不一。应根据坩埚的性能、用途和使用条件合理确定。
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在SPS烧结过程中,脉冲电流由压头流入,流出的电流分成几个流向;经过石墨模具的电流产生大量的热,用于加热粉料;经过烧结体的电流,由于烧结初期颗粒之间存在间隙,相邻颗粒之间将产生火花放电,一些气体分子被电离,产生的正离子和电子分别向阴极和阳极运动,在颗粒之间放电形成等离子体;随着等离子体密度的不断增大,高速反向运动的粒子流对颗粒表面产生较大冲击力,广东石墨坩埚定制,纯石墨坩埚相关,不仅可吹散吸附的气体或破碎的氧化膜,而且能净化和活化颗粒表面,有利于粉末的烧结;粉末颗粒在脉冲电场作用下未接触部位产生放电热,接触部位产生焦耳热,瞬间形成的高温场使颗粒表面发生局部融化;在加压的情况下,融化的颗粒相结合,热量的局部扩散使结合部位粘接在一起,形成烧结颈。