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1、热等静压技术的发展与应用,2015年4月20日,目录,简介,发展,应用,简介,热等静压（Hot Isostatic Pressing，简称HIP）工艺是将制品放置到密闭的容器中，向制品施加各向同等压力的同时施以高温，在高温高压的作用下，使制品得以烧结或致密化。,以氮气、氩气等惰性气体为传压介质,温度：9002 000 压力：100200MPa,目前，先进的热等静压机为预应力钢丝缠绕的框架式结构，高压容器的端盖与缸体间的连接为无螺纹连接,简介,热等静压设备的特点,大型化,多功能、多气氛,自动化程度高，生产工艺稳定,快速冷却,发展,在制备具有高密度、高纯度、高均匀性、高韧性等优良综合性能的材料方面
2、占据优势，此技术已成为当今许多高性能材料生产中的一项实用技术，也是新材料开发不可缺少的一种新技术。,1963年传入欧洲，瑞典ASEA公司用预应力钢丝缠绕结构制造高压容器，其结构紧凑，安全可靠，奠定该技术大力发展的坚实基础。,后经肯纳金属公司、北京钢铁研究总院、美国 AE 公司等多家机构的不断改善，大大地拓展了HIP设备的发展及应用。,1955年美国Battelle研究所为研制核反应堆材料开展HIP 技术研究，首先用于原子能反应过程中燃料元素的扩散粘结。,1955年美国Battelle研究所第一台热等静压机的问世.标志着热等静压技术设备的诞生,应用,铸件的致密化处理,HIP致密化处理的目的是闭合
3、材料内部孔隙和疏松等缺陷,提高材料的性能。精铸件的晶粒粗大,存在孔洞和疏松等缺陷。既要保证晶粒细小,又要减少疏松,单靠铸造工艺本身是难以解决的,目前广泛采用HIP处理技术解决这一问题。,铸件的致密化处理主要应用于比较重要的场合，例如：航空领域应用的发动机，发电工业应用的汽轮机透平、涡轮等重要的零部件，飞机或民用的铝、钛结构件，汽车的重要零部件，生物工程中人工关节的致密化处理等。,HIP扩散粘结技术,包覆工艺过程:在低合金钢轴的工作面上焊接一个低碳钢包套,在真空条件下把混入碳化物的工具钢粉末装入包套中并封焊(见图1),之后放入热等静压机中进行压制,在HIP处理过程中,工具钢粉末达到了充分密实,形
4、成了耐磨层,并与轴面实现了扩散粘结,机加工后得到了包覆轧辊,获得较高的耐磨性和高韧性, 寿命提高56倍,热等静压复合扩散连接是将2种或2种以上的不同材料，在高温高压作用下进行扩散连接的一种新技术，涉及到的材料可以是金属-金属、金属-非金属、非金属-非金属，它是近几年发展起来的，特别是在民用方面值得应用推广的一项较好技术。,传统包覆轧辊采用焊接工艺制造,HIP扩散粘结技术,粉末冶金制品的HIP近净成形技术,工艺路线如下:首先,设计并制造出经计算机模拟和优化后的金属(一般采用软钢)包套(又称模具);接着,在其中填装待成形零件的金属粉末并紧实;然后,抽真空密封并实施HIP;最后,去除包套,便可获得致
5、密零件,整个过程几乎不产生任何废料。,模具设计包括密封部分、控形型芯部分、抽气部分、模腔部分等设 计。此外,模具的焊接、检漏、装粉填充等过程均是影响热等静压零件性能的关键工序。,有限元模拟是热等静压整体近净成形技术中模具及工艺优化的有效方法。,热等静压(hotisostaticPressing,HIP)利用高温高压复合载荷,结合模具工艺,可在较短时间内将松装粉末致密化为复杂结构的高性能金属零件,特别适合于难加工材料的成形制造。,粉末冶金制品的HIP近净成形技术,与铸造、锻造等传统工艺相比, 具有以下优点:,工艺流程短,只需热等静压一次整体近净成形,缩短了设计到制造的时间间隔,制件精度高,近净成形出的零件尺寸精度及表面粗糙度可达精密铸造水平;,料利用率高,可超过90%,几乎不存在废料,需制作包套,对于复杂零件,包套制作成本高、周期长。,制件性能好,具有锻件的综合机械性能,THANKS FOR YOUR ATTENTION !,