恒鼎(杭州)材料科技有限公司

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HIP的好处有什么?

热等静压工艺(Hot Isostatic Pressing,简称HIP )是将制品放置到密闭的容器中,向制品施加各向同等的压力,同时施以高温,在高温高压的作用下,制品得以烧结和致密化。已成为当今许多高性能材料生产中一项实用技术,也是新材料开发不可缺少的一种新技术。
加工过程中想要获得均匀而细化的组织,减少材料损耗,减少后续机加工等工序,热等静压成型的制品,性能优异,生产周期短,应用范围广越来越多的粉末冶金制品采用了热等静压工艺进行成型及致密化,如粉末冶金高速钢、不锈钢、粉末冶金高温合金、飞机发动机涡轮盘等,尤其在航空航天、能源电力、工模具材料、电子半导体、汽车、医疗领域得以高频率应用。
热等静压目前常应用于对材料内部要求高,不易修复或一体成型的范围,经过热等静压设备越来越智能化、自动化、大型化,热等静压技术也越来越先进,和之前相比成为了相对简单、高效的近净成形致密化技术,由于热等静压法在高温下对工件施加各向均等静压力成型,使其与传统工艺相比如下优点:
(1) 可以压缩形成型状复杂的工件
(2) 经过热等静压的工件具有一致的密度
(3) 高的气体密度可以促进热交换,提高加热速度,缩短循环时间
(4) 由于非常一致的加热,脆性材料也可被压缩成型

针对以上热等静压的优势在产品上可以体现为:
1. 强度均匀
通过热等静压,材料的各个方向都有均匀的强度。这是因为该过程中使用的压力均匀地施加在材料的所有方向上。
2.机械性能提升
经受热等静压处理的材料具有改进的机械性能。这些特性包括延展性和强度。机械性能的改善可归因于材料中的大多数缺陷在 HIP 过程中被消除的基础上。
3.耐腐蚀性能增强
热等静压提高了耐腐蚀,这确保了经过 HIP 的材料比大多数其他材料具有更长的使用寿命。
4.成本效益
HIP 是一种极具成本效益的工艺。通过这个过程,在质量保证测试上花费的钱更少。这是因为经过热等静压处理的材料质量很高。此外,该工艺延长了固体材料的使用寿命,这意味着该材料在更换之前可以使用很长时间。
5.微观结构
经受热等静压的材料的微观结构得到极大改善。这些材料的微观结构是均匀的。此外,颗粒细且未分离。热等静压成型的制品密度高,一般要比单向和双向模压成型高5 ~15 。热等静压制品相对密度可达99.8%~99.09% 。

在航天器制造工业中,热等静压主要用于制造致密的碳质结构件,如火箭的舵面和固体火箭发动机喷管喉衬等。 各种合金的精密铸件,如高温合金涡轮叶片,铸钛机匣以及涡轮增压器的铝合金铸件等,经热等静压致密化处理可消除内部疏松和缩孔,提高性能、可靠性和使用寿命。 热等静压也是返修旧件以延长使用寿命的一种有效方法,对于航空航天其他方面铸造性能大大提升得到了广泛的关注,随着针对热等静压技术的不断研发与探索,热等静压技术也正在不断延伸到民用领域,对热等静压技术着重关注的通用电气公司(GE)已在相关领域深耕多年,不断尝试将热等静压技术除了航空航天的强势领域也扩展延伸至日常3c领域等多方面,将热等静压技术普及到日常生活中进行应用打造热等静压全产业链智能制造
恒鼎材料也是致力于利用热等静压工艺在民用领域的不断研发、探索、打造应用领域新技术应用,目前已成功实现热等静压应用于双螺杆造粒挤出行业、复合轧辊用领域以及锂电池匀浆范围,持续创新研发力求在其他多领域范围内利用热等静压技术带来更多材料、工艺上的进步。
虽然热等静压已经能够在众多高端行业得以普及,也在民用领域得以应用,但是热等静压也不是“包治百病”,热等静压针对部分材料以及内部缺陷消除有很好的效果,但是热等静压工艺设置不当也会造成很严重的后果,因此使用热等静压时需注意以下事项:
(1) 对开放性缺陷(从零件内部延伸至零件表面与且外界气体介质相通的缺陷)热等静压起不到任何消除缺陷的作用;
(2) 当零件内存在较大缺陷时(超过2mm)会在零件表面形成凹坑,需要焊接修复。当凹坑出现在无法进行焊接修复的位置时可能会造成零件报废,比如一些薄壁零件、薄壁部位或叶片。
(3) 对内部裂纹和夹杂物缺陷的消除作用较小;
(4) 热等静压可能会造成零件表面氧化,形成一层较薄氧化膜,最好在精加工之间进行;
(5) 热等静压可能会造成零件严重变形,做热等静压前一定要考虑防止变形的预防措施;
(6) 工艺温度和压力设置不当可能会造成零件壁厚减薄,严重时会造成零件晶粒严重粗大,导致材料性能变差,零件报废;
(7) 对于合金元素熔点差异较大的合金可能会造成低熔点化学元素烧损;
(8) 对于共晶合金不适用,容易形成液化裂纹;
恒鼎材料多年来深耕热等静压工艺研发,在技术、经验、加工设备等方面经过多年沉淀有着丰富的积累,在不断地探索中打造了一支在民用领域处于领先地位的技术团队。


实体工业始终是科技发展立身之本,材料行业是工业发展中绕不开的话题。金属材料迭代、更新都是漫长、复杂的过程,恒鼎材料在多年来探索中通过不断地实验、数据积累整合、失败经验总结找到了适用于民用领域的高性价比解决方案。
恒鼎材料始终秉承着“先进材料让世界更美好”的企业愿景,也致力于成为“全球领先的热等静压材料及产品方案解决者”,为工业强国增添恒鼎力量,我们在不断技术升级的过程中愿意分享,也欢迎大家私信或评论进行交流。