粉末冶金/热等静压(PMHIP)零件的生产工艺与设计准则

热等静压(HIP)经过几十年发展,现已成为一种用各种金属和/或陶瓷制造形状复杂的、高性能零件的,竞争性制造技术。这些零件现已用于许多对环境要求高的产业部门,例如:航空航天、近海油与气田、能源及医疗等。这篇评述主要讲述关于在金属包套中压制金属粉末的HIP工艺过程,即所谓的PM HIP零件的生产工艺、设计准则及其应用。     

热等静压设备的最新发展趋势

近几年来,粉末冶金陶瓷和特种碳工业的发展速度相当快。在所采用的成型与烧结工艺中,热等静压工艺正在越来越引起人们的重视。日本神户钢公司于1974年研制出自己的第一台热等静压设备,目前该公司已向用户提供130多台HIP设备。本文论述了HIP的最新发展趋势,同时还介绍了该公司生产的新型HIP设备。     

大型粉末冶金/热等静压(PM HIP)产品:一个增长有望的产业

用热等静压能生产出用任何其他工艺无法生产的大型粉末冶金产品,大型的HIP(热等静压)装置能制造非常大的零件。大型粉末冶金/热等静压产品(以下简称PM HIP)装置为产业带来了新的机会。ZMet Inc的Dr Stephen J Mashl在为Powder Metallurgy Review撰写的这篇独家报告中,概述了HIP装置的发展,并估计了大型粉末冶金产品的生产潜力。     

热等静压技术的发展及应用

在介绍热等静压技术和设备发展的基础上，对其在提高铸件质量以及拓展高速钢、双炼钢和超级双炼钢、高性能陶瓷等新型材料应用领域方面的作用，进行了较全面的阐述。并预计，因热等静压技术所具有的优势，在今后几年其应用增长可达到每年递增15％-20％的水平，且随着其在铝加工工艺中应用的拓展，年增长率可望达到25％。     

热等静压烧结—连接法制取硬质合金／钢复合材料初探

用热等静压烧结－连接法获得了ＹＧ１５Ｃ与４５＃钢的复合接头，考察了接头的界面复合特征，界面上元素扩散及接头的结合强度，分析了ＹＧ１５Ｃ与４５＃钢的热等静压烧结－连接机制。     

热等静压(HIP)工艺模型化进展

关于HIP(热等静压)工艺的模型化,已进行了30多年。开发HIP工艺模型的目的,在于使HIP工艺最佳化,节约材料,减少HIP坯料或制品的切削加工量,降低生产成本,尽快生产出近终形或成品零件。本文评述了开发HIP工艺模型的3条途径,概述了4种HIP工艺模型化的现状与效果,最后介绍了对AshbyHIP6 0模型的一个试验验证。     

近年来热等静压(HIP)处理与应用发展趋势

自1970年以来,高温合金、不锈钢及钛等主要的大型粉末冶金(PM)近终形零件,已广泛采用热等静压(HIP)处理,从1970年以来,已安装的约有1 000台热等静压装置(这些HIP装置约50%是用于研究与开发的)。HIP装置也用于使铸件致密化处理、扩散粘结与包层及使硬质合金致密化。这篇述评主要着眼于HIP技术和粉末材料应用的发展趋势。     

热等静压对粉末冶金TiAl 合金显微组织和相成分的影响

采用元素粉末Ti,Al,Cr,Nb为原料,通过对Ar气保护下的高温热压工艺,制备出了高致密度的TiAl基合金。通过光学显微术、SEM、EDAX、XRD技术分析了热等静压对材料的显微组织和相成分的影响。结果表明,在1200℃和1300℃下分别热压1h后可以得到显微组织细小的TiAl基合金,Cr元素的分布比较均匀,但是存在一些Nb元素的扩散不完全现象。通过后序热等静压工艺可以改善合金元素在显微组织中的均匀分布。     

热等静压Cr-Si靶材的特性及微结构研究

热等静压(Hot Isostatic Press,HIP)技术是在惰性气氛中,在各向均衡的气体高压力及高温共同作用下,去除材料内部的孔洞及缺陷,以改善机械性质、使粉末材料及表面蒸镀物具一致性、通过扩散键结(diffusion bonding)改善焊接完整性等.热等静压适用于多种材料及器件,特别是铝合金、工具钢、钛、超合金以及蒸汽涡轮零件、医学植入件、自动化铸件、靶材与粉末冶金制品等.考虑到近年来随着高密度、高传输速率光储存媒体及平面显示器的发展,靶材的研究与开发,巳成为光学薄膜制造的关键技术,该文作者以热等静压方法改善金属靶材,比较热等静压前后靶材性质差异和论证批量生产的可行性;并探讨热等静压处理对靶材性质的影响、比较其显微结构变化,以评估热等静压改善金属靶材材之可行性.研究结果显示,利用1 100 ℃,175 MPa,4 h热等静压的制备流程条件,对3种不同成分配比之Cr-Si热压靶材进行热等静压处理,均可有效改善孔隙率,其中以50Cr-50Si的热等静压效果最为显著,孔隙率可有效降低60%.此外,靶材在经过热等静压后,由于炉内气体的纯化效应而使得靶材的氮、氧浓度皆有所上升,尤其是Si以单独元素形态存在时更甚,从而造成靶材纯度受到影响.     

化学镀镍技术在铁基粉末冶金零件上的应用

介绍了应用化学催化方法在铁基粉末冶金零件表面实施镀镍的新技术，验证了化学镀镍层的物理化学性能，探讨了化学镀镍技术在铁基粉末冶金零件上的应用前景。     

稀土添加剂在冶金工业中的应用

介绍了稀土作为添加剂在铸铁、钢、有色金属合金和电镀中的应用,归纳了稀土在各领域的作用机理。     

大尺寸亚微米硬质合金顶锤的热等静压研制

以超细晶WC-Co喷雾干燥混合粉为原料,通过成形、脱蜡、真空烧结和热等静压(HIP)等工序制备出?160 mm以上的大尺寸YG10X亚微米硬质合金顶锤。研究了真空烧结与HIP处理相匹配工艺,以及不同脱蜡气氛对顶锤组织和性能的影响。采用200～300℃×40 h缓慢的氢气连续脱蜡、匹配的烧结工艺辅以1 380℃热等静压制得的?188 mm顶锤,其组织均匀,晶粒细小,性能稳定,各部位横向断裂强度均高于4 100 MPa,顶锤平均使用寿命在9 000～11 500次以上。     

粉末冶金纳米材料的制备与应用前景

介绍了粉末冶金纳米材料的几种制备方法,并展望了其应用前景。     

锰在粉末冶金材料中的应用

概述锰(或其化合物)在烧结钢、铜熔渗剂、阻尼合金、铝合金、钛铝合金、钨基重合金、硬质合金等材料中的应用情况,指出这些材料中使用锰的目的以及锰对材料性能的影响.可以预期,在提高粉末冶金材料的性能与粉末冶金新材料的开发中,锰将发挥重要作用.     

Effect of Hot Isostatic Pressing on Fatigue Properties of Laser Melting Deposited AerMet100 Steel

The ultra-high strength steel AerMet100 was fabricated by laser melting deposition (LMD) process. The effect of hot isostatic pressing (HIP) on high-cycle fatigue properties of the LMD AerMet100 steel was investigated, and the influence of defects on fatigue behavior was discussed. Results showed that the LMD AerMet100 steel had fine directionally solidified cellular-dendrite structure and coarse columnar prior austenite grains. Metallurgical defects such as gas pore and lack-of-fusion porosity were produced during the laser deposition process. After HIP treatment, the number and size of metallurgical defects had remarkably decreased. Moreover, high-cycle fatigue properties of the alloys after HIP treatment were superior to the as-deposited alloys.     

俄罗斯粉末冶金高温合金

简述了俄罗斯粉末冶金高温合金的发展状况，介绍了已使用和新一代粉末冶金高温合金的成分、性能和主要用途。     

热等静压制备粉末高温合金原始颗粒边界研究现状

粉末高温合金作为先进高温材料被广泛应用于航空航天领域。热等静压（hot isostatic pressing,HIP）是粉末高温合金构件的制备方法之一,但是原始颗粒边界（prior particle boundaries,PPBs）的存在会极大的影响构件的性能。本文综述了热等静压制备粉末高温合金原始颗粒边界的研究现状,概述了原始颗粒边界的形成机理及其影响,总结了粉末高温合金中原始颗粒边界的消除方法,并对这些方法应用的可行性及有效性进行了分析和展望。原始颗粒边界的消除方法主要包括向粉末添加Hf、Nb等强碳化物形成元素,对粉末进行预热处理,真空动态脱气处理或等离子体滴凝处理;优化粉末制备工艺,选用纯度更高、尺寸分布更均匀的粉末;选用合适的热等静压工艺参数和工艺方式;对制件采取热挤压、退火、固溶处理和热等静压后处理等。