等静压技术在材料加工领域的应用现状-宇航材料工艺

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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

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。

面向航空航天难成形金属材料的热等静压工艺与性能研究

面向航空航天难成形金属材料的热等静压工艺与性能研究

华中科技大学硕士学位论文摘要高性能构件多服役于苛刻环境,以超高承载、极端耐热、超轻量化和高可靠性等为指标,是高超飞行器、运载火箭、轨道空间站和核聚变装置等重大装备的核心组成部分。

由于其性能受多重因素的耦合影响,因而对其材料特性和制造方法提出了严峻的挑战:材料需具备轻质、高强的能力,制造需实现几何尺寸精确可控的一体化整体成形。

传统的高性能材料面临制备与成形分离,流程长,灵活度低等技术瓶颈问题。

因此,亟需寻求一种高性能材料的制备与成形一体化方法,以保证构件具有超高且可控的综合力学性能,又具备复杂的整体结构。

热等静压(Hot isostatic pressing, HIP)成形技术是在高温高压条件下结合模具控形技术,能使粉末材料快速且整体成形制造与锻件性能相当的复杂零件;同时又能利用可控的加载温度与压力,实现材料的制备与组织调控。

该技术已被美国、俄罗斯和英国等制造业发达国家视为具有发展潜力的成形制造技术。

FGH97镍基高温合金,是我国近期自主研发的高温镍基合金,已经在发动机涡轮盘的制作上得到广泛的应用。

TA15钛合金是一种典型的近α型的高温钛合金,它既具有α型钛合金良好的热强性,又兼具(α+β)型钛合金的良好的塑形性能。

在飞机的机身和发动机的制作中应用的比较广泛。

本文主要使用热等静压成形工艺成形FGH97镍基高温合金和TA15钛合金这两种难成形金属材料,具体的研究工作及成果如下:针对热等静压成形镍基高温合金时,其颗粒边界以聚集碳化物,降低制件力学性能的问题,提出了在热等静压过程中先升温,当温度达到最大值的时候再加载压力的异步加载方式。

本文对比了异步加载新工艺与传统的同时升温升压的同步加载工艺,研究发现,与同步加载工艺相比,异步加载工艺制件的晶粒尺寸为256.32 μm,接近是同步加载工艺制件晶粒尺寸的17倍(15.09 μm),但是异步加载工艺成形制件的力学性能要优于同步加载工艺成形的制件。

主要是由于同步加载工艺制件的晶粒小,但同时制件中原始粉末颗粒边界较密集所致。

2024年热等静压市场发展现状

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。

粉末等静压成型及应用

粉末等静压成型及应用

粉末等静压成型及应用粉末等静压成型是一种常见的粉末冶金加工技术。

它通过将金属或陶瓷粉末填充到模具中,然后施加压力使其固化成形。

在这个过程中,粉末颗粒相互接触并结合,形成一体化的物体。

粉末等静压成型具有以下优点:成型精度高、尺寸精确、结构均匀、性能高、耐磨、内部无缺陷等。

因此,它被广泛应用于很多领域,包括汽车、航空航天、电子、机械等。

粉末等静压成型的过程包括几个关键步骤:1. 原料准备:首先需要选择合适的金属或陶瓷粉末作为原料。

这些粉末的颗粒大小、形状和成分对最终产品的质量和性能有重要影响。

通常情况下,粉末还需要经过预处理,如筛选、混合等。

2. 填充模具:将经过处理的粉末填充到模具中。

填充过程需要保证粉末均匀分布,并且要考虑到产品形状和尺寸的要求。

3. 施加压力:填充好粉末后,需要施加压力使其固化。

压力的大小取决于原料的特性和所需成品的要求。

通常情况下,压力需在几十到几百兆帕范围内。

4. 固化和烧结:施加压力后,粉末会被压实并结合成形。

接下来,产品需要经过固化和烧结的过程,以进一步增强其力学性能和密度。

5. 后处理:最后,成品需要进行后处理,如研磨、抛光、涂漆等,以增强其表面质量和外观。

粉末等静压成型的应用非常广泛。

以下是一些典型的领域和应用:1. 汽车工业:粉末等静压成型技术可以用于生产发动机零件、传动系统、悬挂系统等各种汽车部件。

这些部件通常需要高强度、高精度和复杂的形状,而粉末等静压成型可以满足这些要求。

2. 航空航天工业:航空航天领域对材料的要求非常高,需要具有轻量化、高强度和高耐热性能的部件。

粉末等静压成型可以制造出复杂的航空航天部件,如涡轮叶片、发动机零件等。

3. 电子行业:粉末等静压成型可以用于制造电子元器件,如传感器、连接器等。

这些元器件通常需要高精度和高可靠性,而粉末等静压成型可以实现精细的形状和尺寸控制。

4. 机械工业:粉末等静压成型可以用于制造各种机械零件,如齿轮、减振器、液压元件等。

等静压石墨的应用发展及生产工艺简介

等静压石墨的应用发展及生产工艺简介

等静压石墨的应用、发展及生产工艺简介摘要:本文概括了等静压石墨的特性及主要用途,并对其国内外发展状况作了简单描述。

结合部分等静压石墨科研文献及生产专利,对其生产工艺进行了介绍。

关键词:等静压石墨特性用途生产工艺等静压石墨是上世纪40年代发展起来的一种新型石墨材料,具有一系列优异的性能。

等静压石墨的耐热性好,在惰性气氛下,随着温度的升高,其机械强度反而升高,在2500℃左右时达到最高值;与普通石墨相比,结构精细致密,而且均匀性好;热膨胀系数很低,具有优异的抗热震性能;各向同性、耐化学腐蚀性强、导热性能和导电性能良好;具有优异的机械加工性能。

正是由于具有这一系列的优异性能,等静压石墨在化工、半导体、电气、冶金、机械、核能及宇航等领域得到广泛应用,而且,随着科学技术的发展,应用领域还在不断扩大。

1.等静压石墨的主要用途1.1 太阳能电池及半导体晶片用石墨在太阳能、半导体行业中,大量使用等静压石墨,制作单晶直拉炉热场石墨部件,多晶硅熔铸炉用加热器,化合物半导体制造用加热器、坩埚等部件。

近年来,太阳能光伏发电发展迅猛,光伏产业中的单晶硅和多晶硅生产对石墨需求量巨大。

目前,单晶、多晶硅产品均朝大型化、高端化发展,对等静压石墨也有了更高的要求,即:更大规格、更高强度、更高纯度。

1.2 核石墨等静压石墨具有中等的力学性能,特别出色的高温力学性能,导热系数大,线膨胀系数低。

在高温气冷堆中,主要用作反射剂、慢化剂及活性区结构材料,同核燃料一道构成核燃料组件。

在400~1200℃的温度下,受高能γ射线和快中子的放射线,时间长达数年之久,容易造成辐照损伤,从而改变石墨的结构和性质,所以要求材料的石墨化度高、各向同性度好、组成均一、弹性模量低。

目前,我国只能生产少量的高温气冷反应堆用核石墨,主要还是依赖进口。

1.3 电极石墨石墨无熔点,是电的良导体,抗热震性好,是极佳的电火花加工电极材料。

普通石墨材料,为粗颗粒结构低密度各向异性石墨,不能满足电火花加工的需求,而等静压石墨电极结构均匀、致密、加工精度高,可以满足这方面的要求。

热等静压市场分析报告

热等静压市场分析报告

热等静压市场分析报告1.引言1.1 概述热等静压技术是一种高温和高压下将粉末材料热压成坯体的先进加工技术,广泛应用于航空航天、能源、汽车、医疗器械等领域。

随着现代工业的发展,热等静压技术在金属、陶瓷、复合材料等材料加工中具有重要意义,受到市场的广泛关注。

本报告旨在对热等静压市场进行深入分析,全面了解当前市场现状,预测未来发展趋势,并为相关行业提供决策参考。

在对热等静压技术进行简要介绍后,将对市场现状进行分析,预测未来发展趋势,并提出建议与展望,为读者呈现热等静压市场的全貌。

1.2 文章结构文章结构部分主要介绍了本篇文章的组织架构和各部分内容的概要。

具体内容包括介绍文章的大纲和各个章节的主要内容,为读者提供了整篇文章的总体框架和导航。

这样可以让读者在阅读全文之前就对文章的内容有个整体的了解,有利于更好地理解和吸收文章的主要信息。

1.3 目的目的部分的内容应该说明本文的写作目的,即为什么要撰写这篇热等静压市场分析报告。

可能的内容包括:解析热等静压技术在市场中的地位和影响;探讨热等静压市场的发展现状和趋势;为相关行业和企业提供发展建议和决策参考;促进行业内部交流和合作;为投资者和决策者提供决策依据。

1.4 总结总结部分的内容:在本报告中,我们对热等静压市场进行了深入分析和探讨。

通过对热等静压技术的简介、市场现状分析和市场发展趋势预测,我们对热等静压市场的发展前景有了更清晰的认识。

热等静压技术在航空航天、汽车制造、能源等领域具有巨大的潜力,市场需求不断增长。

因此,我们对热等静压市场前景持乐观态度,认为其发展空间广阔。

在未来的发展中,我们建议产业界加强技术创新,提高产品质量,拓展市场渠道,以适应市场需求和加强竞争力。

希望热等静压技术在未来能够取得更大的突破和发展。

2.正文2.1 热等静压技术简介热等静压技术是一种常见的粉末冶金加工方法,通过将金属粉末装入模具中,然后施加高温和高压力,以使金属颗粒结合成密实的坯料。

航空航天材料及其加工技术的发展与应用研究

航空航天材料及其加工技术的发展与应用研究

航空航天材料及其加工技术的发展与应用研究前言航空航天材料及其加工技术的发展与应用是当前全球工程技术界最为关注的领域之一。

在航空航天业,材料是最基础的因素之一。

高性能、高强度、高刚度、高可靠性、轻量化和抗腐蚀等诸多材料特性的要求,对航空航天材料的研究与开发提出了更高更严格的要求。

随着航空航天工业的蓬勃发展,航空航天材料及其加工技术的应用也与日俱增。

下文将对航空航天材料及其加工技术的发展与应用进行研究。

一、航空航天材料及其发展趋势A. 航空航天材料的定义及其特征航空航天材料是指应用于航空航天器零部件、结构和设备等的材料,包括金属材料、无机非金属材料、合成材料等。

航空航天材料具有高性能、高强度、高刚度、轻量化等特征,因此对航空航天材料的要求越来越严格。

B. 航空航天材料的发展趋势1. 轻量化:随着航空航天技术的发展,轻量化已经成为了市场的趋势,降低重量是提高航空航天器性能的重要途径。

轻量化材料包括高强度铝合金、碳纤维复合材料、钛合金等。

2. 高性能:随着技术的不断发展,对航空航天材料的高性能要求越来越高。

高性能材料包括高强度钢、高温合金、蜂窝材料等。

3. 高温材料:航空航天器在高温条件下运行,因此需要一些高温材料来满足需求。

高温材料包括陶瓷、陶瓷复合材料、高温合金等。

4. 高强度:随着航空航天要求越来越高,对材料的高强度要求也越来越高。

高强度材料包括钛合金、镍合金、高强度钢等。

5. 高可靠性:航空航天器运行环境极其复杂,对材料的可靠性要求更高。

高可靠性材料包括合成材料、非晶态合金等。

6. 合成材料:由于无法使用单一材料满足所有要求,需要使用不同种类的材料组成复合材料。

二、航空航天材料的制备方法A. 金属材料制备方法1. 熔铸法:将金属材料熔化后浇铸成型。

2. 光学法:将金属材料加热至相变温度,由于其表面张力导致某个表面出现裂纹,再拉伸产生负应力,最终将材料断开。

3. 强制排列法:通过材料加压重新排列银器的方式制备金属材料。

热等静压(HIP)技术在金属材料方面的应用

热等静压(HIP)技术在金属材料方面的应用

热等静压(HIP)技术在金属材料方面的应用热等静压(HIP)技术于本世纪50年代中期问世。

经过40多年的发展现已成为世界高性能材料生产不可缺少的一项技术,同时也成为新材料开发中的重要高新技术。

我国HIP技术开发始于70年代。

在近30年的发展中,不仅取得不少可喜的成果,而且这些成果已在许多领域中得到了应用。

HIP′99国际会议在北京召开,无疑为我国从事HIP研制人员提供了不可多得的与国际同行进行直接交流的机会,并将有利于我国HIP技术的发展。

为了使广大读者对本届会议内容有一个概略的了解,本文对当前HIP技术在金属材料方面的应用进行了综合评述,其重点在钛合金、高温合金、铍材和难熔金属的应用方面。

1 HIP技术在钛合金方面的应用在近期的应用中,钛合金铸件经HIP致密化处理后最重要的应用仍然在商业方面。

这是由于钛合金铸件可以制备大型、异型的净成形产品,因此大幅度降低部件的制造成本。

HIP处理虽然使合金的强度水平略有下降,但它使材料的塑性及疲劳寿命增加,并使其力学性能的分散度下降,从而提高材料使用性能的可靠性。

Ti-6AI-4V合金是钛合金的主要材料,目前最大的钛合金铸件是美国GE公司的GE90发动机风扇结构件,其外径为1500mm。

Pratt & Whitney公司制造的PW4080发动机过渡罩外径已达1800mm。

由于铸件的尺寸大于目前世界上正在运转的HIP机尺寸,故在此件HIP处理前先把它切开分别进行HIP处理,然后再把它焊合。

为此航空发动机厂要求用HIP处理尺寸为2050mm及超过此尺寸的部件。

鉴于制造2050mm HIP设备的制造费用过高,而且这种大件的数量相对较少,故难以实现。

为了提高钛合金铸件性能,波音公司、洛克希德公司及麦当来、道格拉斯公司作了大量的研究工作。

现已表明,钛精密铸件在HIP后再经过适当的热处理可以使其性能达到锻件的水平(包括疲劳性能及塑性)。

马丁/波音F22空中优势战斗机是HIP钛合金应用的典范,其应用的76个部件约占飞机机架重量的45%,材料为经HIP后的钛合金铸件。

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等静压技术在材料加工领域的应用现状
姜卓钰1ꎬ2 张 朋2 包建文2 王克俭1
(1 北京化工大学机电工程学院ꎬ成型制造研究中心ꎬ北京 100029) (2 中航工业复合材料技术中心ꎬ北京航空材料研究院ꎬ先进复合材料重点实验室ꎬ北京 100095)
文 摘 主要阐述了等静压技术在金属、金属基复合材料、无机非金属材料以及聚合物材料等领域的应用
JIANG Zhuoyu1ꎬ2 ZHANG Peng2 BAO Jianwen2 WANG Kejian1
(1 Molding Process Research Centerꎬ College of Mechanical and Electrical Engineeringꎬ College of Mechanical and Electrical Engineeringꎬ Beijing University of Chemical TechnologyꎬBeijing 100029) (2 AVIC Composite Centerꎬ Beijing Institute of Aeronautical Materialsꎬ Science and Technology on Advanced Composites LaboratoryꎬBeijing 100095)
宇航材料工艺 http: / / www.yhclgy.com 2017 年 第 1 期
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更趋于完善ꎮ 1.1 金属及金属基复合材料的热等静压成型
金属材料的 HIP 成型过程中ꎬ HIP 工艺参数及 顺序的变化会对产品的性能和微观结构产生较大的 影响ꎬ现阶段对于这部分内容已有较多的研究ꎬ研究 对象涉 及 ZTC4 钛 合 金 、 镍 基 合 金、 ZLSi7Cu2Mg 合 金、DD3 单晶高温合金等多种金属材料ꎬ关于不同工 艺条件对材料力学性能、微观结构等的影响机理的探 究也较为深入ꎮ
材料的报道ꎬ但此类报道相对较少ꎮ 而对于聚酰亚胺 ( PI) 等常温 下 较 难 成 型 的 聚 合 物 材 料 来 说ꎬ 采 用 等 静压成型对其工业化生产及应用具有非常明显的优 势ꎬ产品质量及生产效率将会得到显著的提高ꎬ因此 将等静压技术应用于此类聚合物材料的成型将会成 为该技术的发展趋势ꎮ 本文主要就等静压技术在金 属材料、无机非金属材料以及聚合物材料中的应用现 状做一阐述ꎬ介绍了相关的复合成型技术及其模拟仿 真技术的研究进展ꎮ 1 等静压技术在金属材料领域中的研究及应用
现状ꎬ分析了等静压技术与 3D 打印复合成型技术的发展趋势ꎬ介绍了国内外等静压仿真模拟技术的研究进
展ꎬ并对等静压技术的发展趋势提出展望ꎮ
关键词 热等静压ꎬ冷等静压ꎬ粉末冶金ꎬ聚合物成型
中图分类号:TF124.3
DOI:10.12044 / j.issn.1007-2330.2017.01.003
Current Applications of Isostatic Pressing Technology in Materials Processing Field
Key words Hot isostatic pressingꎬCold isostatic pressingꎬPower metallurgyꎬPolymer pressing
0 引言 等静压技术是一种能够为制品提供各向同性、超
高成型压力的成型技术 [1-2] ꎬ按成型温度的不同ꎬ可 分为热等静压 ( HIP ) 、温等静压 ( WIP ) 及冷等静压 ( CIP) 三类ꎮ HIP 技术最先应用于金属成型及后处 理等工艺中ꎬ随后逐渐地延伸到金属基复合材料的成 型ꎻ近年来ꎬ3D 打印技术与等静压技术相结合的复合 成型工艺也成为了研究的热点ꎬ这为结构复杂的制品 的等静压成型提供了便捷的实施方案 [ 3 - 5] ꎻ同时ꎬ等 静压成型的仿真模拟技术也日益成熟ꎬ也为产品近净 成型的构想提供了可靠的理论依据 [ 6 - 7] ꎮ 随着等静 压技术日益广泛地应用ꎬ有研究将等静压技术用于石 墨、陶瓷等无机非金属材料的成型ꎬ相关的理论分析 也较为深入ꎮ 截至目前ꎬ也有采用等静压技术成型聚 四氟乙烯( PTFE) 、超高分子量聚乙烯( UHMWPE) 等
Abstract The status of applications such as HIP technology in the fields of metalsꎬ metal matrix compositesꎬ inorganic non ̄metallic materials and polymer materials is discussedꎬ and the simulation technology of the isostatic pressing is reviewed . At the same timeꎬ the development trend of composite molding process of the isostatic pressing technology and 3D printing technology is analyzedꎬ and the future of isostatic pressing techniques is prospected.
HIP 用于金属及金属基复合材料的成型或后处 理时ꎬ能够有效地去除铸件内部的缺陷ꎬ减少制件内 部的裂纹ꎬ提高产品性能ꎬ因此该技术在金属材料成 型方面的研究及应用较为广泛ꎬ同时等静压成型的仿 真技术、复合成型技术的出现等使得 HIP 成型工艺
收稿日期:2016 - 10 - 08 第一作者简介:姜卓钰ꎬ1990 年出生ꎬ硕士研究生ꎬ 主要从事树脂基复合材料成型相关研究ꎮ E-mail: jzy180@ 163.com 通信作者:包建文ꎬ1969 年出生ꎬ博士ꎬ研究员ꎬ主要从事树脂基复合材料相关研究ꎮ E-mail:baojianwen@ liotmai. com 通信作者:王克俭ꎬ1971 年出生ꎬ博士生导师ꎬ主要从事成型制造方面的研究ꎮ E-mail: wangkj@ mail.buct. Nhomakorabeadu. cn
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