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粉末准HIP工艺及其在材料成形中的应用

时间:2023-06-30 理论教育 版权反馈
【摘要】:目前正在不断进行研究,许多已用于生产。准HIP目前主要有两类方法。将粉末装入容器内脱气,封焊等工序与HIP方法相同,连同容器加热至成形温度后,装入封闭模,用液压机压制5min使之致密化。与HIP方法相比,成形条件为低温高压,然后再进行锻造成形。因此要求倾向应施加1.5~2.0倍轴向压力,才能达到HIP效果。例如相对密度为80%的AIS14650粉末预成形坯,经烧结后,在1065℃和441MPa压力下可到高密度,其性能与一般铸锻材料相当。

粉末准HIP工艺及其在材料成形中的应用

由于HIP法设备昂贵、生产周期长、效率低,虽然制品性能优良,但成本高。目前正在不断进行研究,许多已用于生产。准HIP目前主要有两类方法。

1.STAMP法

该方法主要特点是将真空或大气中熔融金属或合金用氦气朝水平方向喷雾,获得球状雾化粉末,粉末含氧量在100×10-6以下,如图5-5-36所示。将粉末装入容器内脱气,封焊等工序与HIP方法相同,连同容器加热至成形温度后,装入封闭模,用液压机压制5min使之致密化。与HIP方法相比,成形条件为低温高压,然后再进行锻造成形。其制品组织和性能与HIP法无区别。如用该法生产的AIS14150(Cr-Mo钢),AIS1422(12%Cr耐热不锈钢)、AISI 329(铁素体不锈钢)的力学性能与同类HIP产品几乎无区别。

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图5-5-36 STAMP法过程示意图(www.xing528.com)

2.CERACON法

HIP方法用氦或氩气作压力介质,而这种方法采用固体陶瓷颗粒作为压力传递介质。CERACON(Ce-ramic Granular Consolidalion)法的预成形坯与烧结锻造相同,采用传统的粉末冶金方法。如图5-5-37所示,将预成形坯放入保护气氛中加热到成形温度,将压力介质陶瓷颗粒加热至同样温度,填充到压力容器内,然后用机械手把加热好的预成形坯放入压力容器里,施以单向压力使之致密化,加压时间与粉末锻造相同,仅用几秒钟即可完成致密化过程。该方法生产效率高,可生产形状复杂的金属制品。如生产扳手,小型连杆、齿轮等。也可用于生产低合金钢、不锈钢、铜合金钛合金等。这种方法的关键是选择合适的陶瓷颗粒,陶瓷颗粒不仅在高温下要有足够强度,而且本身不会烧结,也不与预成形坯材料发生反应。其次要求形状和粒度必须满足压力传递均匀要求。目前使用的是50~150μm球形氧化铝粒子,并混入适当量的石墨粉。该方法如果只施压单向压力不能达到HIP效果。因此要求倾向应施加1.5~2.0倍轴向压力,才能达到HIP效果。例如相对密度为80%的AIS14650粉末预成形坯,经烧结后,在1065℃和441MPa压力下可到高密度,其性能与一般铸锻材料相当。

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图5-5-37 CERACON方法示意图

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