新闻资讯

新闻动态

当前位置: 首页 > 新闻动态 > 行业资讯

热等静压工艺---优化提升材料性能

2024-01-26 14:58:28

材料在工作过程中,材料内部残留的缺陷,例如铸造产品中的孔隙、裂纹和偏析,既是断裂的萌生点,也是磨损和腐蚀萌生点,这些细小的缺陷会极大降低材料性能、使用寿命和稳定性。特别是在一些极端的工作环境中,如电力机组、海底石油管道等环境下,一旦材料发生断裂失效,将造成极严重的后果。

 

    热等静压作为一种特殊材料成形方法,或后续热处理工序,为材料提供高性能的保障、以及提高生产效率。目前,热等静压已被各领域列为其重要关键零部件的例行的加工步骤。由于航空航天和汽车领域近年来对陶瓷增材制造的兴趣逐步增加,未来热等静压将可能快速拓展更多的应用范围。


    热等静压技术的常见应用包括:铸件的缺陷修复粉末金属和陶瓷零部件的固结或扩散联结。这项技术正在拓展到新的应用,如超大型铸件,超大型热等静压粉末熔覆固体或粉末熔覆粉末的耐磨零部件等。其他应用领域包括金属注射成型件和取代长交期锻件的大型粉末冶金零部件。


热等静压工艺



01

选择HIP的原因

Hot Isostatic Pressing



100%的理论密度

更长的使用寿命

可预测的使用寿命

减重和/或轻量化设计

提高材料性能

提高机械性能如疲劳、耐磨等

降低机械性能的离散

提高防腐蚀性能

更高效的生产

降低废品率

能够近净成型NNS

02

HIP 支持铸造工业

Hot Isostatic Pressing



     HIP可消除孔隙和缺陷,大大提高材料的性能。当涉及到应力水平和失效前的循环次数时,孔隙消除对疲劳寿命有显著影响。在适当的条件下,通过热等静压技术可以使疲劳寿命提高达10倍世界各地的制造商已成功地应用了热等静压(HIP)技术。


   热等静压在铸造行业中的常见应用包括:去除材料孔隙、钛粉固结和异种金属或合金的扩散粘结。该技术正在扩展到新的铸件应用,通过在HIP中应用正确的条件,铸造后处理步骤(如时效)可以缩短高达50%的循环时间。


    HIP技术已成为航空航天业界的标准工艺步骤,可以很好地优化材料性能和节约成本,是安全、高效和优质的生产工艺,能够让飞机发动机的风机叶片获得更长及可预测的使用寿命。在全球所有的HIP设备中,有超过50%是用来加强和提高航空航天工业中的钛和高温合金的材料性能的不管何种合金体系,热等静压都是优化材料性能并节省成本以实现高质量安全高效生产的方法。



03

HIP 支持增材制造

Hot Isostatic Pressing


 

    增材制造(AM),也称为3D打印,近年来,3D打印行业发展神速,给制造业和社会带来的经济利益。但是,3D打印生产的零件并不完美,里面经常会伴随着许多气孔、未熔化等缺陷的存在。热等静压技术突出的作用是能够消除金属零件内部的孔洞缺陷,提高零件的致密度,并提高零件的延展性和抗疲劳性。从金属3D打印技术出现开始,金属3D打印似乎就和热等静压绑定,组成了标配工艺套餐,尤其是对钛合金、镍基合金零件更是如此。


    在400至2,070 bar (5,800至30,000 psi)的典型压力和高达2000°C的温度下,HIP可以实现100%的较大理论密度,并提高关键的、高性能材料的延展性和抗疲劳性。无论采用何种方法(EBM,SLM等),3D打印的零部件都可以极大地受益于热等静压。


    目前3D打印技术正在航空航天和医疗植入物等要求苛刻的市场中迅速占据一席之地,航空航天工业正计划使用增材制造来大规模生产关键金属合金零件。

    

热等静压工艺



04

HIP支持金属注射成型行业

Hot Isostatic Pressing



    热等静压技术的常见应用还包括:MIM零部件的缺陷修复(孔隙消除)、金属粉末的固结和不同金属或者合金的扩散粘结。不管采用哪种脱脂方法,MIM烧结后的零部件都能从热等静压技术中获益。这项技术正在扩展到枪械应用以及热处理的新应用。


热等静压工艺



05

HIP- 热处理解决方案

Hot Isostatic Pressing



    Quintus均匀快速冷却(URC®)和均匀快速淬火(URC®)炉能够缩短循环的时间,提高生产效率,和包含热处理在内的独特热等静压循环。其优点是能够减少能量消耗,降低成本,提升质量控制,便于材料进行后续的生产步骤,即机械加工、抛光等。


    热等静压可以改善冷却速度过快形成的过冷组织或者亚稳定组织。热等静压通常要在非常高的温度下加热,相当于一个高温退火的过程。热等静压可以消除快速成形过程由于冷却速度快形成的马氏体等组织,从而转变形成高温退火形态的组织。如图5所示,是Ti-6Al-4V钛合金经激光SLM形成的金属零件热等经验前后的金相照片对比。左图是未做HIP的,黑色针状是快速冷却造成的马氏体组织,右图中经过HIP后马氏体组织全部分解为交错分布的α+β网篮组织。


热等静压工艺




HIP的淬火价值


通过压力和温度控制的可行性组合,URQ可以

实现高达3000°C/分钟的控制冷却速率:

  • 热处理步骤可以包括在HIP循环之内

  • 缩短交期

  • 可以从常规工艺步骤中取消部分热处理工艺(如应力释放),以提高生产效率和降低每公斤成本。





与常规热处理方法相比的优点:

具有良好精度的可编程温度分布

减少了热应力,不会变形

淬火后不需要清洁或干燥零部件

减少开裂


可开发新的、独特的材料:

用于材料优化

改善疲劳和延展性

不可铸造的合金成分   


后处理

通过在HIP炉里应用合适的条件和后处理步骤(如在应力释放炉中),总循环时间可以缩短50%。




下一篇:没有了

近期浏览:

相关产品

相关新闻

18823340253 / 18611796991 
           13128841315

地址:广东省深圳福田区深南大道航天大厦

邮箱:info@pm-alloy.com