Для горячего прессования используется контролируемая последовательность давления и температуры. Часто давление применяется после того, как произошел некоторый нагрев, потому что приложение давления при более низких температурах может иметь неблагоприятные последствия для детали и инструмента. Температуры горячего прессования на несколько сотен градусов ниже обычных температур спекания. И почти полное уплотнение происходит быстро. Скорость процесса, а также необходимая более низкая температура, естественно, ограничивают рост зерна.
Родственный метод, искровое плазменное спекание (SPS), обеспечивает альтернативу внешнему резистивному и индуктивному режимам нагрева. В SPS образец, обычно порошок или предварительно уплотненная сырая часть, загружается в графитовый штамп с графитовыми пуансонами в вакуумной камере, и при приложении давления через пуансоны подается импульсный постоянный ток, как показано на рис. 5.35b. Ток вызывает джоулев нагрев, который быстро повышает температуру образца. Считается также, что ток вызывает образование плазменного или искрового разряда в поровом пространстве между частицами, что приводит к очистке поверхностей частиц и усилению спекания. Образование плазмы трудно проверить экспериментально и является предметом дискуссий. Было показано, что метод SPS очень эффективен для уплотнения широкого спектра материалов, включая металлы и керамику. Уплотнение происходит при более низкой температуре и завершается быстрее, чем при использовании других методов, что часто приводит к образованию мелкозернистой микроструктуры.
Горячее изостатическое прессование (HIP). Горячее изостатическое прессование - это одновременное приложение тепла и гидростатического давления для уплотнения и уплотнения порошкового компакта или детали. Процесс аналогичен холодному изостатическому прессованию, но с повышенной температурой и газом, передающим давление на деталь. Обычны инертные газы, такие как аргон. Порошок уплотняется в контейнере или банке, которая действует как деформируемый барьер между сжатым газом и деталью. В качестве альтернативы, деталь, которая была уплотнена и предварительно спечена до момента закрытия пор, может быть подвергнута ГИП «бесконтейнерным» способом. HIP используется для достижения полного уплотнения в порошковой металлургии. и обработка керамики, а также некоторые приложения для уплотнения отливок. Этот метод особенно важен для трудноуплотняемых материалов, таких как тугоплавкие сплавы, суперсплавы и неоксидная керамика.
Технология контейнеров и инкапсуляции имеет важное значение для процесса HIP. Простые емкости, такие как цилиндрические металлические банки, используются для уплотнения заготовок из порошкового сплава. Сложные формы создаются с использованием контейнеров, которые отражают геометрию конечной детали. Материал контейнера выбран таким образом, чтобы он был герметичным и мог деформироваться в условиях давления и температуры процесса HIP. Материалы контейнера также не должны вступать в реакцию с порошком и легко удаляться. Для порошковой металлургии распространены контейнеры, изготовленные из стальных листов. Другие варианты включают стекло и пористую керамику, которые встроены во вторичный металлический корпус. Инкапсуляция порошков и предварительно отформованных деталей в стекло является обычным явлением в процессах HIP керамики. Наполнение и опорожнение контейнера - важный этап, который обычно требует специальных приспособлений на самом контейнере. Некоторые процессы эвакуации происходят при повышенной температуре.
Ключевыми компонентами системы для HIP являются сосуд высокого давления с нагревателями, оборудование для нагнетания и подачи газа, а также управляющая электроника. На рис. 5.36 показан пример схемы установки HIP. Существует два основных режима работы процесса HIP. В режиме горячей загрузки контейнер предварительно нагревается за пределами сосуда высокого давления, а затем загружается, нагревается до необходимой температуры и создается давление. В режиме холодной загрузки контейнер помещается в сосуд высокого давления при комнатной температуре; затем начинается цикл нагрева и нагнетания давления. Обычны давление в диапазоне 20–300 МПа и температура в диапазоне 500–2000 ° C.
Время публикации: ноя-17-2020