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科普| 什么是热等静压（HIP）工艺？

来源：时间：2023-12-03 15:47:55 浏览：4078次

热等静压是常用来加工化学材料的方法之一。在这种方法中，材料在1173K至2523K的温度和100至200MPa的压力下在熔炉中被压缩。它与另一种称为热压的过程非常相似。在热等静压过程中，气体压力均匀分布在材料的各个方向。这保证了材料在不同方向的性质是相等的。多年来，HIP 因其效率而广受欢迎。它用于致密化金属粉末和去除固体材料中的缺陷。可以通过此工艺去除的一些缺陷包括气孔、空隙和缝隙。

方法比较：(a) 热压 (HP) 和 (b) 热等静压 (HIP)。

热等静压的优点

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
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 过程中被消除的事实。
3、耐腐蚀性能
热等静压提高了耐腐蚀性。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。

决定 HIP 致密化程度的因素

通过热等静压产生的致密程度因材料而异。三个因素决定了这个过程中的致密程度。
热等静压（HIP）过程中的温度和压力。

如前所述，HIP 需要非常高的温度。这是因为用于该过程的温度越高，致密化程度越高。热等静压的理想温度范围为 1173 K 至 2523 K。要注意的是用于 HIP 的温度应低于被加工材料的熔点。
压力
压力是决定 HIP 期间致密化程度的另一个因素。热等静压的理想压力在 100 MPa 到 200 MPa 之间。通常用氩气作压力介质。
保持时间
这个因素与上面提到的两个因素一样重要。然而，材料适当致密化所需的保持时间取决于材料的厚度。通常，厚材料比薄材料需要更长的保持时间。

热等静压的应用

1、溅射靶材制造
热等静压是制备溅射靶材的优良工艺。目标在经过这个过程时孔隙率更低，密度更高。最终产品通常在微观结构上是均匀的，是溅射的理想选择。热等静压优于其他可用于制造溅射靶材的工艺，例如传统的热压。
2、航天
热等静压通常用于航空航天工业。它用于消除飞机发动机和部件中使用的铸件的孔隙率。通过这种方式，它使这些铸件致密化。
3、扩散键合
热等静压用于连接不同的材料。这可以通过熔覆甚至焊接来实现。
4、医疗
HIP 用于制造手术工具和医疗植入物（如牙套）的铸件。这些由热等静压制成的工具质量上乘，通常使用寿命长。
5、3D打印
如今，金属的3D打印变得越来越流行。当它与热等静压相结合时，所生产金属的质量与通过更传统的制造方法生产的金属质量相比存在一定的风险。
6、烧结
通常，烧结产生的材料含有不同程度的孔隙率。然而，热等静压为这个问题提供了解决方案。通过 HIP 烧结的材料通常更坚固且更具视觉吸引力。

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