粉末熱等靜壓

粉末熱等靜壓(powder hot isostatic pressing) 是指在高溫下對粉末或粉末壓坯施以等靜壓力，將粉末燒結和等靜壓成形合併為一個工序的工藝。常簡寫為HIP。

粉末熱等靜壓(powder hot isostatic pressing)
在高溫下對粉末或粉末壓坯施以等靜壓力，將粉末燒結和等靜壓成形合併為一個工序的工藝。常簡寫為HIP。
裝置組成熱等靜壓裝置主要由水冷壓力容器、與壓力容器絕熱的加熱爐以及控制、安全、操縱等附加設施所組成。壓力容器有兩種密封方式：螺紋式和框架式。螺紋密封只能從頂部開、合和載入。框架式密封如圖所示，可以從頂部和底部同時開、合。壓力容器和框架均可用鋼絲(帶)纏繞，以承受高壓。傳壓介質一般用氬氣，其導熱率比氦低，容易使溫區達到所需溫度和使溫區溫度均勻。同時氬比氦便宜。由於壓力容器冷壁和加熱爐之間壓縮氣體的對流，使壓坯溫度分布不均勻，這是HIP的困難所在。可以在發熱體與冷壁之間，以及在發熱體與工件之間設定適當的絕熱保溫層將壓制空間間隔起來，從而克服這一困難。
操作步驟HIP的基本操作步驟是：將粉末或粉末壓坯裝入包套中；抽去吸附在粉末表面、粉末間空隙和包套內的氣體；將包套真空密封后置於有加熱爐的壓力容器中；密封壓力容器後泵入惰性氣體(即傳壓介質)至一定壓力；然後升溫至所需溫度，因氣體體積膨脹，容器內的壓力也升至所需壓力。在高溫、高壓共同作用下完成成形和燒結。之後，用機械或酸浸方法除去包套，得到製品。金屬粉末的包套常用經過嚴格檢漏的鋼板焊接而成。任何微小的滲漏都會引起產品中的熱誘導孔隙。包套材料也可以用在燒結溫度下具有均勻粘性流動的玻璃或陶瓷。例如，石英在高溫下就具有必要的粘性，適於壓制高溫合金。玻璃包套可用粉漿成形和燒結方法製得。
優點HIP的最大優點是：被壓制的材料在高溫高壓作用下有很好的粘性流動，且因其各向均勻受壓、所以能在較低的溫度(一般為物料熔點的50%～70%)和較低的壓力下得到晶粒細小、顯微結構優良、接近理論密度、性能優良的產品。HIP已成為現代粉末冶金技術中製取大型複雜形狀製品和高性能材料的先進工藝，已廣泛套用在硬質合金、金屬陶瓷、粉末冶金高溫合金材料、粉末冶金高速鋼、粉末冶金不鏽鋼、粉末鈦合金、放射性物料、核燃料、粉末冶金鈹等的成形和燒結。用HIP製造的鎳基耐熱合金渦輪盤、鈦合金粉fen框架式熱等靜壓裝置示意圖1纏繞框架的鋼絲；2一框架；3壓力容器端密封塞4密封圈；5一纏繞壓力容器的鋼絲；6一加熱爐；7一壓力容器鋼芯；8高壓氣體入口飛機零件、硬質合金軋輥、人造金剛石壓機頂錘等，其性能和經濟效果都是其他工藝無法相比的。
簡史第一台熱壁螺紋式結構的HIP裝置是美國巴蒂爾(Battelle)研究所1955年研製成功的。該設備內徑僅4．76mm，壓力13．78MPa，溫度816℃。1956年出現了冷壁HIP裝置。60年代初瑞典艾西亞(ASEA)公司研製成功了預應力鋼絲(帶)纏繞結構框架式HIP裝置。之後，該公司批量生產容積為1290mm×2500mm，溫度為1450℃，壓力為320MPa的大型HIP裝置。80年代以來，單純擴大HIP裝置尺寸的趨勢衰減，向單功能、特殊套用的方向發展。例如，超高溫(最高達3000℃)、超高壓(最高達980MPa)、快速、浸漬、使用多種氣體的HIP裝置相繼出現。為了滿足液相燒結的需要(如燒結硬質合金)又發展了低壓熱等靜壓裝置(又稱為超壓燒結爐、燒結一熱等靜壓機等)，壓力僅為9．8～30MPa。這種裝置將硬質合金生產中的排蠟、預燒和燒結在一道工序中完成。我國60年代曾製造過三台熱壁HIP裝置；1972年開始製造冷壁}[IF，裝置，1975年投入使用，1979年建造了第一台鋼絲纏繞HIP裝置。