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HIP工艺:材料性能优化之选---消除孔隙,提升性能

2024-01-26 14:49:17
HIP 

热等静压(HIP)主要用于消除气孔、改善材料的缺陷,从而显著提高材料性能,多年来,热等静压(HIP)技术已成功用于改善铸造、烧结部件、粉末冶金行业的材料性能,以确保部件质量的提升,并被世界各地的制造商采用,已成为全球先进的热处理和成形技术之一。时至今日HIP技术已经十分成熟,并且在一些要求非常严格的如:航空航天、医疗、能源、半导体和汽车等行业也得到了广泛的应用。 

HIP工艺


     HIP的典型压力为400至2,070 bar,温度可以高达1,400°C,可以达到100%的理论密度,因此能够提高高性能材料的延展性抗疲劳性


    HIP可以消除烧结零件中剩余的残余孔隙,从而提高了材料的性能,如疲劳性能、延展性和断裂韧性等。热等静压工艺的常见应用包括零件的缺陷修复(消除孔隙)金属粉末的固结以及异种金属或合金的联接。该技术正在扩展到新的热武器应用和热处理应用的领域。


    在全球所有HIP设备中,50%以上用于巩固和改进航空航天汽车行业的材料性能。如今HIP已成为延长和预测航空发动机涡轮叶片使用寿命的标准工艺,也是改进易损件(如机臂、表壳和阀门)的标准工艺。无论是合金系统还是脱粘系统,HIP都是优化材料性能、节约成本、实现安全、经济、高质量生产的必由之路。




选择HIP的原因



●  使用更高的压力和更低的温度从而大限度地限制晶粒生长

●  消除应力集中和裂纹源

●  可将材料疲劳寿命大幅延长 10-100 倍



改进材料性能

◉ 提高机械性能,例如疲劳、磨损、腐蚀和伸长率等

◉ 降低材料性能的离散性

◉ MIM零件的应力消除




理论密度100%致密化

◉ 使用寿命更长

◉ 可预测的使用寿命

◉ 更小和更轻的设计




更高的生产效率

◉ MIM与HIP相结合可减少50%的能源消耗

◉ MIM与HIP相结合可降低材料成本达MIM零件的90%(消除孔隙)

◉ 粉末金属和陶瓷部件的整合

◉ 扩散联接


  



主要应用



◉  HIP粉末成形

◉  铸件、硬质合金等致密化

◉  MIM零件的缺陷愈合(消除孔隙)

◉  粉末金属和陶瓷部件的固结

◉  扩散联接

◉  修复蠕变损伤



HIP工艺

HIP工艺



全新发展领域


 

◉ 汽车和航空航天

◉ 大批量生产

◉ 材料淬火热处理

◉ 通过压力辅助热处理消除 MIM 零件的应力

◉ MIM零件,如枪械、手表、汽车、消费型电子产品等




可同步进行HIP和热处理



   HIP系统配备均匀快速冷却和可选均匀快速淬火炉,可实现高达4,500°C/min的高冷却速率,高冷却速率可以将常规热处理步骤集成到HIP循环中。这些步骤包括固溶退火、均质化、淬火、时效、回火、应力消除等。将后处理步骤结合到HIP工艺中。使用此技术将HIP和热处理结合起来,可以缩短生产周期,降低能耗和生产成本,从而提高生产效率。


           HIP工艺



将多个后处理步骤集成到HIP循环中具有多个好处:


◉  缩短总循环时间

◉  缩短交期

◉  缩短组件高温停留时间

◉  降低能耗

◉  减少资本投资


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