热等静压技术的发展和应用
金属粉末热等静压制备技术研究与应用

金属粉末热等静压制备技术研究与应用近年来,金属粉末热等静压制备技术逐渐在工业生产中得到广泛应用。
这种方法具有制备成本低、性能稳定、加工适应性强的特点,被认为是高档精密零部件制造的重要技术手段之一。
下面将介绍金属粉末热等静压制备技术的原理、研究现状以及应用前景。
一、技术原理金属粉末热等静压制备技术是利用金属粉末在高温高压的条件下进行固相烧结的方法。
这种方法以金属粉末作为原材料,经过混合、预压、等温热压、脱模等多个工序,最终得到具有高精度、高密度的金属部件。
在制备的过程中,首先需要将金属粉末进行混合,以达到所需的化学和物理性质。
其次,将混合后的粉末进行预压,使其具有较高的压缩性。
接下来,将预压的粉末在等温条件下进行热压。
等温热压是指在一定的温度和压力条件下进行热压,以使金属粉末得到固相烧结。
最后,根据需要进行脱模处理。
二、研究现状随着新材料和新工艺的不断涌现,金属粉末热等静压制备技术也得到了不断的改进和优化。
目前,研究方向主要集中在以下几个方面:1. 粉末制备和处理技术的研究。
通过对金属粉末的制备和处理技术进行优化,可以改善其形态和分布,并提高其成形性和粘结性,从而进一步提高了制备精度和耐磨性。
2. 加热和热压技术的研究。
热等静压制备技术的加热和热压工艺对于结果的精度和性能起着关键作用。
近年来,一些新型的加热和热压设备已经开发出来,可以有效地改善材料的结构和性能。
3. 新型材料制备技术的研究。
除了传统的金属粉末制备技术外,一些新型材料制备技术(如C/C复合材料、纳米材料等)也逐渐得到了应用。
这些新型材料的优异性能和特殊结构,为高档零部件的制备提供了重要支持。
三、应用前景金属粉末热等静压制备技术的应用范围非常广泛。
目前,其主要应用于以下几个领域:1.航空航天领域。
金属材料的高强度和高温性能是制造航空航天器件的重要基础。
利用金属粉末热等静压制备技术,可以生产出高精度、高性能的材料件,如航空发动机涡轮叶片、航空航天轴承和螺旋桨等。
2024年热等静压市场发展现状

2024年热等静压市场发展现状引言热等静压技术是一种在流体力学中广泛应用的原理,它通过控制流体的温度和压力来实现流体的平衡状态。
热等静压技术在航空航天、机械制造和能源领域发挥着重要的作用。
本文将对热等静压市场的发展现状进行详细的分析和探讨。
热等静压市场概述热等静压市场是一个快速发展的市场,由于其广泛应用于多个领域,具有巨大的潜力。
热等静压技术可以提供稳定的压力和温度控制,有效降低能耗和噪音,同时提高系统的可靠性和寿命。
因此,热等静压技术在众多行业中得到了广泛的应用。
热等静压市场的主要应用领域航空航天领域热等静压技术在航空航天领域中起到了关键的作用。
该技术可以有效地控制航空发动机的温度和压力,提高发动机的性能和效率。
此外,热等静压技术还可以减轻发动机的振动和噪音,提高乘客的舒适度和安全性。
机械制造领域在机械制造领域,热等静压技术常被应用于高精度加工设备中。
例如,热等静压技术可以用于模具加工中,通过控制液体的温度和压力,实现对工件的精密加工。
此外,热等静压技术还可以应用于高速轴承、液压缸和精密轧辊等设备中,提高设备的性能和可靠性。
能源领域在能源领域,热等静压技术可以应用于火力发电厂和核电厂中。
通过控制冷却水的温度和压力,可以提高发电设备的效率,并减少能源浪费。
此外,热等静压技术还可以应用于石油和天然气开采领域,提高采油效率并减少环境污染。
热等静压技术的发展趋势研发和创新热等静压市场的发展离不开研发和创新。
随着科技的不断进步,热等静压技术将会得到更多的改进和突破。
例如,热等静压技术可以与人工智能技术相结合,实现智能化的控制和监测。
此外,研发人员还在不断探索新的材料和工艺,以提高热等静压系统的性能和可靠性。
环保和能源节约随着环保意识的提升,市场对于环保和能源节约的需求也在不断增长。
热等静压技术具有高效节能的特点,因此在市场上的需求也在增加。
热等静压技术的应用可以减少能源的浪费,降低环境污染,符合可持续发展的要求。
热等静压技术的若干应用及发展趋势

关 键 词 :热 等静 压 技 术 ;应 用 ;发 展 ;设 备 中 图 分 类 号 :T F 1 2 4 . 3 2 文 献 标 识 码 :A 文章 编 号 :1 0 0 6 — 0 3 0 8( 2 0 1 3 )0 4 4 ) 0 5 2 - - 0 7
Se v e r a l App l i c a t i o n s a n d De v e l o p me nt Tr e nd o f HI P Te c h no l o g y
ABSTRACT : Th e a p p l i c a t i o n o f h o t i s o s t a t i c p r e s s i n g t e c h n o l o g y i n t h e a r e a s o f c a s t i n g s t r e a t me n tp o w d e r me t a l l u r g y,c e r a mi c ma —
2. Me t a l l u r g y a n d En e r g y En g i n e e r i n g Co l l e g e,Ku n mi ng Un i v e r s i t y o f
S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y ,K u n m i n g ,Y u n n a n 6 5 0 0 9 3 , C h i n a )
2 0 1 3年 1 0月
云 南 冶 金
YUNNAN MET AL L U
第4 2卷第 5期 ( 总第 2 4 2期)
V o 1 . 4 2 .N o . 5( S u m 2 4 2 )
热 等 静 压 技 术 的若 干 应 用 及 发 展 趋 势
铝合金 热等静压

铝合金热等静压铝合金热等静压技术是一种目前比较流行的制造高强度铝合金材料的方法,该工艺实现了铝合金的精确加工,可以控制铝材的成形,制造出优质的铝合金制品,具有非常广泛的应用前景。
本文将详细介绍铝合金热等静压技术的原理、工艺流程以及其在各个领域中的应用。
1. 铝合金热等静压技术原理铝合金热等静压技术,简称RTHP,是指使用热等静压机,通过高温和高压作用下,使铝合金在组织细化和甚至再结晶的同时,消除内部应力的一种现代化生产工艺,能够有效提高铝合金的强度、抗拉强度和硬度等机械性能。
热等静压工艺的主要原理是温度、应力、应变及其交互作用对金属材料微观组织的影响。
采用3-5道冷轧成形,然后采用热处理(区间)技术,即采用高温、高压、高速等综合作用下,把冷轧铝板的微观组织逐步改变,在粗晶化进行的同时,形成良好的原始物质。
最终,将形成连续的微观组织,达到均匀且均匀的内部结构,互为交联。
2. 铝合金热等静压技术工艺流程铝合金热等静压技术具有以下的主要工艺流程:2.1 材料处理首先选用纯度高、化学成分稳定的铝合金原材料,如铝板、铝棒等。
然后,对原材料进行表面处理,消除表面油污和污渍,使其充分接触到工艺加工区域。
2.2 加热将铝合金原材料放入热等静压设备中,通过在一定温度下加热使其达到固溶状态。
铝合金热等静压机一般采用气体、火焰、电子束等多种方式实现加热,其中主要是以气体方式加热,使材料达到1000-1200℃的最优温度区间。
2.3 热压在一定的温度和压力范围内,对铝合金原材料进行高压加工,使内部形成压缩应力达到相应的强度要求。
铝合金热等静压机在压制时一般采取消耗能量小、成型精度高、加工速度快的液压技术,一般设定压制温度为500℃左右、压力为150-200MPa。
2.4 冷却热等静压完成后,需要对加工的铝合金材料进行快速冷却,使其迅速降温到室温。
快速冷却可使晶粒细化,提高铝合金材料的强度、硬度和韧性等机械性能。
3. 铝合金热等静压技术应用铝合金热等静压技术是一种广泛应用于航空航天、汽车、电子、机械等各个领域的先进制造技术。
北航热等静压 -回复

北航热等静压-回复北航热等静压技术是指在航空领域中,通过控制流体介质的温度和压力来改变空气动力系统的性能和特性。
这项技术已经在飞机设计和制造中起到了重要的作用,尤其是在提高飞行性能和减少油耗方面。
本文将详细介绍北航热等静压技术的原理、应用以及未来的发展潜力。
热等静压技术的原理基于热力学的基本原理,即流体介质在受热时会产生膨胀,从而增加压力。
北航热等静压技术通过控制流体介质的温度来实现对压力的控制,从而改变空气动力系统的性能。
具体来说,它包括两个主要的步骤:热膨胀和压力调节。
首先,通过向流体介质提供热量,使其发生热膨胀。
这可以通过多种方式实现,例如利用电热丝、热电偶或流体介质自身的热能来进行加热。
热膨胀会导致流体介质的密度减小,从而增加了单位体积内的分子数和压力。
这种增加的压力称为静压。
接下来,通过压力调节器对静压进行调节,使其达到期望的数值。
压力调节器可以通过改变流体介质的温度或通过其他压力调节装置来实现。
通过调节压力,可以控制流体介质在空气动力系统中的运动,从而实现对飞机性能的改善。
北航热等静压技术在飞机设计和制造中有广泛的应用。
首先,它可以用于改善飞机的气动性能。
通过控制流体介质的温度和压力,可以减少飞机表面的湍流和阻力,提高其升力和滑行性能。
其次,热等静压技术还可以用于提高飞机的节能性能。
通过减少飞机的阻力和提高其升力,可以减少飞机的燃油消耗,从而降低运营成本,减少对环境的影响。
此外,北航热等静压技术还可以应用于飞机的舒适性改善。
通过调节流体介质的温度和压力,可以实现对飞机内气流的控制,调节舱内的温度、湿度和压力,提供更加舒适的乘坐环境。
这对于乘客的体验以及长时间飞行的疲劳程度都有积极影响。
尽管北航热等静压技术在飞机设计和制造中已经取得了重要的成果,但它仍然存在一些挑战和改进的空间。
首先,技术上的难题包括如何控制流体介质的温度和压力变化,以及如何精确地控制静压的数值。
其次,经济上的挑战包括技术成本的高昂以及与现有飞机系统的集成等问题。
2024年热等静压市场前景分析

2024年热等静压市场前景分析概述热等静压技术是一种新型的风冷散热技术,在电子产品、通信设备、工业机械等领域中得到了广泛的应用。
本文将对热等静压市场的前景进行分析。
市场背景近年来,随着电子产品的普及和智能化工业的快速发展,对散热技术的要求越来越高。
传统的空气散热方式已经不能满足高功率电子设备的散热需求。
热等静压技术作为一种高效的散热方式,正在迅速崛起。
市场规模据市场研究机构统计,热等静压市场在过去几年里呈现出快速增长的趋势。
预计到2025年,全球热等静压市场的规模将达到XX亿美元。
其中,亚太地区将在热等静压市场中占据主导地位。
市场驱动因素1.高功率电子设备的普及:随着电子产品的智能化和功能的不断增加,高功率电子设备的使用越来越广泛,对散热技术的要求也越来越高,促进了热等静压技术的发展。
2.能耗和环保要求:热等静压技术相对于传统的空气散热方式具有更高的热效率和能耗效率,能够更好地满足环保要求,受到越来越多企业和消费者的青睐。
3.5G和人工智能的发展:随着5G通信技术和人工智能的不断发展,对高性能计算和散热要求的增加,为热等静压技术的应用提供了更广阔的市场空间。
市场挑战1.技术研发难度较大:热等静压技术需要解决热传导、流体动力学等复杂问题,技术研发难度较大,需要投入大量的研发资源和资金。
2.市场竞争激烈:热等静压市场存在着众多的竞争对手,包括传统的空气散热技术和其他散热方式,市场竞争激烈,企业需要在技术和价格上具备竞争优势。
3.安全隐患:热等静压技术在应用过程中存在一定的安全隐患,如液冷散热技术可能导致液体泄漏等问题,需要加强相关安全措施。
市场前景尽管面临一些技术和市场挑战,但热等静压市场仍然有着广阔的前景。
1.电子产品市场:随着电子产品的不断更新换代,高功率密度和散热要求的增加,热等静压技术将在智能手机、平板电脑、笔记本电脑等电子产品中得到广泛应用。
2.工业机械市场:工业机械在生产过程中也需要进行散热,热等静压技术将在工业机械中发挥重要作用,提高工业生产效率。
等静压技术及其应用

等静压技术及应用1.等静压技术 (1)1.1等静压技术的介绍及发展情况 (1)1.2等静压技术的应用 (3)2.冷等静压技术 (4)2.1冷等静压在陶瓷中的应用 (4)2.2在粉末冶金中的应用 (6)2.3冷等静压技术在食品加工行业中的应用 (7)3.热等静压 (8)3.1热等静压技术在硬质合金中的应用 (9)3.2在粉末冶金中的应用 (11)3.3在陶瓷中的应用 (11)等静压技术1.1等静压技术的介绍及发展情况等静压成形技术是一种利用密闭高压容器内零件受到各向均等的超高压压力状态进行成形的先进制造技术,根据静压力基本方程(p=p+pgh),盛放在密闭容器内的液体,其外加压强p。
发生变化时,只要液体仍保持其原来的静止状态不变,液体中任一点的压强均将发生同样大小的变化。
这就是说,在密闭容器内,施加于静止液体上的压强将以等值同时传到各点,这就是等静压成形的原理。
目前等静压技术的应用领域主要集中在粉末高压固化烧结、扩散连接及组件扩散连接等领域。
其分类也根据产品成形温度的不同分为冷等静压技术(常温,一般使用压力为100~ 630MPa)、温等静压技术(温度一般在80~120℃下,压力为300MPa 左右)热等静压技术(工作温度一般为1000~2200℃,工作压力常为100~200MPa。
)。
等静压技术作为一种先进成形技术,与传统的成形技术相比具有明显的优势,主要集中在:第一.等静压成形的产品,具有密度高而分布均匀、产品内部不存在气泡、成品晶粒间显微孔隙度很低,其力学性能与电性能均比别的成形方法好。
第二.等静压制品几乎无内应力,压坯可以直接进窑烧结,不会翘曲与开裂。
第三.制作长径比(长度与直径之比)很大的产品是轻而易举的事,而其他方法是则是事倍功半或者无法实现。
第四.制作高熔点、高硬度材料的大型产品及形状复杂的产品。
第五.等静压成形的坯体比其他成形方法制得坯体烧成温度低并且不会污染高纯度的压坯材料由于等静压技术有着传统材料成形方法所无法比拟的优点,并且随着新材料新工艺的不断出现,使得等静压设备的需求不断增加,其产品的应用领域不断扩大,特别是1955 年美国巴特尔研究所为了研制核反应堆的材料而开发了热等静压应用技术以来,经过70~80年代,各国开始的高技术热潮也有力地推动了HIP 技术的发展,将热等静压技术作为陶瓷、高温合金、复合材料成形的一种重要的工艺手段。
2024年热等静压市场分析现状

2024年热等静压市场分析现状1. 引言热等静压是一种重要的工业过程,广泛应用于许多行业中。
本文旨在分析当前热等静压市场的现状,探讨市场趋势和前景。
2. 热等静压市场概览热等静压市场是一个充满活力的市场,涵盖了多个行业。
热等静压的主要用途包括材料烧结、金属粉末冶金、电子封装等。
市场规模不断扩大,且预计在未来几年继续增长。
3. 主要市场驱动因素热等静压市场的增长受到多个因素的驱动。
以下是几个主要的市场驱动因素:3.1 新技术的发展随着科学技术的迅速发展,新的热等静压技术不断涌现。
新技术的出现使得热等静压更加高效和可靠,吸引了更多行业的应用和投资。
3.2 增加的研发投资在热等静压技术的发展推动下,越来越多的企业和机构加大了对热等静压领域的研发投资。
这些投资不仅推动了技术的进步,也为市场的增长提供了机会。
3.3 应用范围扩大热等静压不仅在传统工业领域得到应用,还逐渐渗透到新兴行业,如航空航天、医疗器械等。
这种应用范围的扩大为市场的发展提供了更多的机会。
3.4 环保意识的提高随着环保意识的提高,越来越多的企业倾向于采用热等静压技术来替代传统的制造工艺。
这种趋势推动了热等静压市场的增长。
4. 市场竞争态势热等静压市场竞争激烈,主要由几家大型企业主导。
这些企业拥有先进的技术和丰富的行业经验,具有较强的市场竞争力。
此外,还有一些中小型企业在市场中占有一定的份额。
5. 市场前景展望鉴于热等静压市场的潜力和发展趋势,市场前景非常乐观。
随着新技术的不断涌现和应用范围的扩大,热等静压市场有望继续保持较高的增长速度。
6. 结论综上所述,热等静压市场现状良好,市场规模不断扩大。
随着新技术的发展和应用的扩大,市场前景非常有希望。
企业应该密切关注市场动态,抓住机遇,不断提升技术实力和市场竞争力,以适应市场的发展需求。
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热等静压技术的发展与应用摘要:热等静压法作为材料现代成型技术的一种,是等静压技术一个分支。
目前热等静压技术已广泛应用于航空、航天、能源、运输、电工、电子、化工和冶金等行业,用于生产高质量产品和制备新型材料。
本文主要介绍了热等静压技术的发展、工作原理及其应用范围。
关键词:热等静压,高压容器,加热炉,扩散连接,粉末冶金The Development and Applications of Hot Isostatic Pressing Abstract:Hot isostatic pressing method as a kind of modern molding technology, is a branch of isostatic pressing technology. Hot isostatic pressing technique has been widely used both in aviation, aerospace, energy, transportation, electrical, electronics, chemical industry and metallurgy and other industries, and in the production of high quality products and the preparation of new materials. This article mainly introduced the development of hot isostatic pressing technology, working principle and its application range.Keywords:Hot Isostatic Pressing,High Pressure Vessel, Heating Furnace, Diffusion Bonding, Powder Metallurgy目录1 引言 (1)1.1 国外热等静压技术的发展 (1)1.2 国内热等静压技术的发展 (1)2 热等静压设备及工作原理 (3)2.1 热等静压设备特点 (3)2.1.1 高压容器 (3)2.2.2 加热炉 (3)2.2.3 压缩机和真空泵 (4)2.2.4 冷却装置 (4)2.2.5 计算机控制系统 (4)2.2 热等静压工艺流程 (4)2.3 热等静压工作原理 (5)3 热等静压技术的主要应用领域 (7)3.1 铸件的致密化处理 (7)3.2 热等静压覆层和热等静压复合扩散连接 (7)3.3 热等静压粉末固结 (8)3.3.1 高温合金粉末固结 (8)3.3.2 硬质合金热等静压 (8)3.3.3 高速钢粉末固结 (8)3.3.4 陶瓷材料粉末固结 (9)3.3.5 钛合金粉末固结 (9)3.4 热等静压工艺在新领域的应用 (9)4 结论 (10)参考文献 (11)致谢 (12)1 引言热等静压(Hot Isostatic Pressing,简称HIP)工艺是一种以氮气、氩气等惰性气体为传压介质,将制品放置到密闭的容器中,在900~2000℃温度和100~200MPa压力的共同作用下,向制品施加各向同等的压力,对制品进行压制烧结处理的技术。
在高温高压的共同作用下,被加工件的各向均衡受压。
故加工产品的致密度高、均匀性好、性能优异。
同时该技术具有生产周期短、工序少、能耗低、材料损耗小等特点。
1.1国外热等静压技术的发展HIP技术研究始于1955年,由美国Battelle究所为研制核反应堆材料而开展的[1]。
1965年美国Battelle研究所研制的第一台热等静压机的问世,标志着热静压技术设备的诞生[2]。
1972年,在美国与瑞典实现了高速工具钢的大量热等静压。
在1970~1980年,美国空军材料实验室将HIP工艺扩展到了制造镍基高温合金与钛合金粉的预成形坯和近终形锻件。
在20世纪70年代,还发现可用HIP处理铸件,在铸件的主要形状特征不变形的条件下,使复杂形状铸件内部的孔隙永久愈合[3]。
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。
因筒体和框架均采用钢丝预应力缠绕,所获的负预应力可通过计算确定,即使装置处于工作的最大压力状态时,其强大的应力也是由预应力缠绕钢丝所承受,即应力被集中消除,承载区域独立安全,同时钢丝缠绕还起到防爆和屏障的作用[4]。
因此,这种结构的热等静压设备在高温高压(2000℃和200 MPa)的工作条件下,无需外加任何特殊的防护装置,与老式的螺纹连接结构(端盖与缸体间)的热等静压机相比,不但设备的结构紧凑,而且有效地保证了生产的安全性。
1.2 国内热等静压技术的发展钢铁研究总院从1972年开始研究中国第一台热等静压机,并于1986年获劳动部颁发的热等静压机设计资格证书。
钢铁研究总院生产的热等静压机已经系列化,目前该院可为用户提供三个系列不同型号(从实验室用小型热等静压机到大型生产用热等静压机)的热等静压机。
1999年6月在北京成功地举办了HIP’99热等静压技术国际会议,与会代表来自瑞典、美国、德国、英国、法国、日本、俄罗斯等13个国家[5]。
国际同行对钢铁研究总院生产的热等静压机的水平给予高度的评价。
2005年7月,川西机器公司采用国内领先的高温/高压快速冷却、真空与超高压隔离、超高压工作缸等13种关键技术,经过3年多的刻苦研制和技术攻关,成功地交付给贵州航空工业集团贵州安吉精铸公司1台国内最大的热等静压机。
该热等静压机的投入使用,填补了国内大型热等静压技术的空白,为航空、航天、核工业、电子、冶金、船舶等领域的高温高强合金、功能陶瓷、复合材料、超硬材料等高新技术材料制品的研制和生产创造了条件[6]。
2008年7月份,由钢铁研究总院制造的亚洲最大的热等静压机(φ1250×2500 mm,1350℃,150 MPa)已安装调试成功,并正式投入运行。
目前己使用该设备生产出合格的高品质粉末涡轮盘[7]。
该设备的研制成功,标志着钢铁研究总院在热等静压设备的研发、制造及使用领域达到国际先进水平。
2 热等静压设备及工作原理2.1 热等静压设备特点热等静压设备由高压容器、加热炉、压缩机、真空泵、储气罐、冷却系统和计算机控制系统组成,其中高压容器为整个设备的关键装置。
热等静压烧结示意图如图2.1所示。
图2.1 热等静压烧结示意图2.1.1 高压容器目前先进的热等静压设备是由无螺纹、底部封闭钢丝缠绕的预应力筒体和钢丝缠绕及预应力框架组成。
钢丝是矩形截面、冷轧弹簧钢带,筒体经锻造和热处理,框架由两个横架和两个立柱组成,金属外壳包装,施加了预应力,其结构特点是:(1)筒体在切线方向均衡压缩,可防止轴向断裂;(2)框架压缩均衡,可防止切向断裂;可靠安全,承载区域独立;(3)压力容器各点应力能计算精确;应力集中被消除;(4)筒体、框架没有承受任何拉力负载;钢丝缠绕起防爆、屏障作用。
2.2.2 加热炉高质量加热炉是先进的热等静压设备不可缺少的关键部件。
目前,加热炉先进安装方式是插入式,有两个加热区,可设计3挡最高工作温度1200℃(用于Fe-Cr-Al加热炉)、1450℃(用于Mo加热炉),2000℃(用于石墨加热炉)和不同气氛的多台加热炉,由于是插入式,用户可根据烧结温度、气氛要求,方便地更换加热炉,每种加热炉可实现快速升温,快速冷却,炉内温差小于±15℃[8]。
石墨加热炉是由碳精和石墨混合、纤维补强的混合材料制成,其强度、可靠性、安全性优于常规纯石墨,具有高电阻率,极适用于真空和低电压工作。
2.2.3 压缩机和真空泵热等静压设备通常采用非注油式电动液压压缩机,省去了压缩空气装置,配置有过压保护、防振装置、自动调节部件。
真空泵采用旋转叶轮,在产品烧结中用于真空抽吸,同时抽除容器内的氧、潮气(水分)和其它杂质。
2.2.4 冷却装置冷却水通过再生冷却回路,管道内冷却水与压力容器外壳进行热交换,采用去离子水和防锈剂,以确保冷却水的质量和保护冷却系统。
2.2.5 计算机控制系统它是由IBM兼容PC、软盘驱动、彩色SYGA监视器、键盘、IBM兼容打印机输出、数据采集、控制软件及手动控制支持的台式部件等组成。
在热等静压工艺过程中,可实现温度、压力、真空的程序控制,并显示所有工作状态。
在程序控制和手动控制之间,可编程控制器提供安全可靠的联锁[9]。
2.2 热等静压工艺流程热等静压工艺有三种,即先升压后升温,适用于金属包套工件的制造;先升温后升压,适用于玻璃包套制造符合材料;同时升温升压,适用于低压成型、装入量大、保温时间长的工件制造。
其工艺流程如图2.2所示。
图2.2 热等静压工艺流程图2.3 热等静压工作原理根据帕斯卡原理,在一个密封的容器内,作用在静态液体或气体的外力所产生的静压力,将均匀地在各个方向上传递,在其作用的表面积上所受到的压力与表面积成正比[10]。
在高温高压作用下,热等静压炉内的包套软化并收缩,挤压内部粉末使其与自己一起运动。
高温高压同时作用下的粉末的致密化过程与一般无压烧结或常温压制有很大差异。
其致密化过程如图2.3所示,大致分为以下三个阶段:图2.3 粉末致密化过程(1)粒子靠近及重排阶段在加温加压开始之前,松散粉末粒子之间存在大量孔隙,同时由于粉末粒子形状不规则及表面凹凸不平,他们之间多呈点状接触,所以与一个粒子直接接触的其它粒子数(粒子配位数)很少。
当向粉末施加外力时,在压应力作用下,粉末体可能发生下列各种情况:随机堆叠的粉末将发生平移或转动而相互靠近;某些粉末被挤进临近空隙之中;一些较大的搭桥孔洞将坍塌等。
由于上述变化的结果,粒子的临近配位数明显增大,从而使粉末体的空隙大大减少,相对密度迅速提高。
(2)塑性变形阶段第一阶段的致密化使粉末体的密度已有了很大的提高,粒子之间的接触面积急剧增大,粒子之间相互抵触或相互楔住。
这是要使粉末体继续致密化,可以提高外加压力以增加粒子接触面上的压应力,也可升高温度以降低不利于粉末发生塑性流动的临界切应力。
如果同时提高压力和温度,对继续致密化将更加有效。
当粉末体承受的压应力超过其屈服切应力时,粒子将以滑移方式产生塑性变形。
(3)扩散蠕变阶段粉末粒子发生大量塑性流动后,粉末体的相对密度迅速接近理论密度值。
这时,粉末粒子基本上连成一片整体,残留的气孔已经不再连通,而是弥散分布在粉末基体之中,好像悬浮在固体介质中的气泡。
这些气孔开始是以不规则的狭长形态存在,但在表面张力作用下,将球化而成圆形。
残存气孔在球化过程中其所占体积分数也将不断减小。
粒子间的接触面积增大到如此程度,使得粉体承受的有效压应力不再超过其临界切应力,这时以大量原子团滑移而产生塑性变形的机制将不再起主要作用,致密化过程主要单个原子或空穴的扩散蠕变来完成,因此整个粉末体的致密化过程缓慢下来,最后趋近于以最大终端密度值值得注意的是上述三个阶段并不是截然分开的,在热等静压过程中它们往往同时起作用而进粉体的致密化,只是当粉末体在不同收缩阶段,由不同的致密化过程起主导作用。