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等静压成型技术

来源：世展网分类：陶瓷，粉体工业行业资讯 2023-09-25 16:33 阅读：13335

2026年上海国际粉末冶金展览会PM CHINA

2026-03-24-03-26

距离319天

等静压成型原理

等静压成型技术是将待压试样粉体置于高压容器中，利用液体或气体介质不可压缩的性质和均匀传递压力的性质从各个方向对试样进行均匀加压，当液体介质通过压力泵注入压力容器时，根据流体力学原理，其压强大小不变且均匀地传递到各个方向。此时高压容器中的粉体在各个方向上受到的压力是均匀的和大小一致的。通过上述方法使瘠yi性粉料成型为致密坯体的方法称做等静压法。与干压成型一样，等静压成型前也进行造粒，不同的是热等静压一般仅采用喷雾造粒的粉末颗粒。

分类

等静压技术是一种能够为制品提供各向同性、超高成型压力的成型技术。按成型温度的不同，可分为热等静压(HIP)、温等静压(WIP)及冷等静压(CIP)三类。等静压工作原理为帕斯卡定律：“在密闭容器内的介质（液体或气体）压强，可以向各个方向均等地传递。” 等静压技术已有70多年的历史，初期主要应用于粉末冶金的粉体成型；近20年来，等静压技术已广泛应用于陶瓷铸造、原子能、工具制造、塑料、超高压食品灭菌和石墨、陶瓷、永磁体、高压电磁瓷瓶、生物药物制备、食品保鲜、高性能材料、军工等领域。冷等静压冷等静压技术（Cold Isostatic Pressing，简称CIP）是在常温下，通常用橡胶或塑料作包套模具材料，以液体为压力介质主要用于粉体材料成型，为进一步烧结，煅造或热等静压工序提供坯体。一般使用压力为100~ 630MPa。温等静压温等静压技术，压制温度一般在80~120℃下．也有在250~450℃下，使用特殊的液体或气体传递压力，使用压力为300MPa左右。主要用于粉体物料在室温条件下不能成型的石墨、聚酰胺橡胶材料等。以使能在升高的温度下获得坚实的坯体。热等静压热等静压技术（hot isostatic pressing，简称HIP），是一种在高温和高压同时作用下，使物料经受等静压的工艺技术，它不仅用于粉末体的固结．传统粉末冶金工艺成型与烧结两步作业一并完成，而且还用于工件的扩散粘结，铸件缺陷的消除，复杂形状零件的制作等。在热等静压中，一般采用氩、氨等惰性气体作压力传递介质，包套材料通常用金属或玻璃。工作温度一般为1000~2200℃ ，工作压力常为100~200MPa。热等静压工艺是将制品放置到密闭的容器中，向制品施加各向同等压力的同时施以高温，在高温高压的作用下，使制品得以烧结或致密化。热等静压设备由高压容器、加热炉、压缩机、真空泵、储气罐、冷却系统和计算机控制系统组成，其中高压容器为整个设备的关键装置。

（热等静压示意图）用于制造半导体芯片原料行业，生产高纯钼合金溅射靶材。热等静压是一种成型和烧结同时进行的技术，以惰性气体（如氩、氮、氨等）为传压介质，将坯料（钼合金粉末或压坯）装入放置到密闭的容器中，在高温（一般为1000- 2200℃）下，向坯料施加各向同等的压力，对坯料进行压制烧结处理。

热等静压机内部

工艺流程

热等静压工艺有包套式和无包套式两种。包套式热等静压是指将钼合金粉末或压坯放于包套材料内，再真空密封，以高压惰性气体为压力介质均匀作用，在高温高压条件下实现致密化的过程。压坯需要粉末先倒入粉末液压机，预先将粉末压制成坯体。一般采用金属（低碳钢、Ni、Mo）、陶瓷、玻璃包套。

无包套式热等静压是直接将密度超过93%TD、无开口气孔的烧结体放入热等静压机的高压容器中，借助于高温和高压的共同作用使材料达到致密化。

冷等静压技术是在常温下，通过用橡胶或塑料作包套模具材料，以液体为压力介质，主要用以粉体材料成型，为进一步烧结或热等静压工序提供坯体。冷等静压技术又分为湿袋法和干袋法两种。

（冷等静压设备）湿袋法等静压是将坯料(或提前预压处理)包封在弹性的塑料或橡胶模具内，密封后放入高压缸内，通过液体传递使坯体受压成型。这种方法可改变塑性包套的形状和尺寸，制品灵活性很大，适用于小规模生产。但每次都要进行手工装袋、卸袋操作，生产效率不高。此方法主要用于大型、异形件的生产。干袋法等静压是将弹性模具半固定，不浸泡在液体介质中，而是通过上下活塞密封。压力泵将液体介质注入到高压缸和加压橡皮之间，通过液体和加压橡皮将压力传递使坯体受压成型。这种方法可连续操作，即把模具上盖打开，装料，然后盖好上盖加压成型，出料时，把上盖打开，通过底部的顶棒把压坯从上边顶出去。操作周期短，适用于成批生产。压制氧化锆坯件的工艺流程：将氧化锆粉料放入弹性的塑料或橡皮胶套内，置于一个能承受高压的钢筒中，然后用高压泵将液体打入筒内。胶套内的粉料在高压液体的作用下，承受着来自各个方向均匀的压力（作用在每个表面的压力与其承压面积成正比），从而使粉料压制成一定形状的坯体。

冷等静压机成型工艺又分为间接法和直接法。间接法：粉末先倒入粉末液压机，预先将粉末压制成坯体。坯体放入弹性的塑料或橡皮胶套内包封，包封后抽真空封口再进行冷等静压。

直接法：粉末倒入模具内，再用塑料或橡皮胶套包封。包封后直接冷等静压。

影响冷等静压的因素1、粉末特性：雾化粉末，球形粉末，致密性好；电解粉末，成型性好；大小颗粒一般是混用。2、除气作用：裂纹，弹性后效；真空除气，包套中加粘毡、滤纸、石墨纸。3、添加剂4、润滑剂：减小颗粒之间的摩擦力、压模、工件之间粘结；粘结剂：丙三醇（甘油）温等静压技术温等静压技术，压制温度一般在80~120℃下．也有在250~450℃下，使用特殊的液体或气体传递压力，使用压力为300MPa左右。主要用于粉体物料在室温条件下不能成型的石墨、聚酰胺橡胶材料等。以使能在升高的温度下获得坚实的坯体。为了保证温等静压机在压力和温度控制水平、紧急停止操作的安全、可靠，应充分重视其安全设计，主要要求满足以下三个方面的内容：1.设计应符合国家安全标准，始终围绕安全是最重要的一环。2.做到保护、报警级别清晰，安全可靠，将极限报警、处理和一般控制报警在控制回路上分开，这样不仅提高了动作的可靠性，而且避免了相互影响；从技术上讲，选择机械液压和电气控制双重保障措施。3.注重安全控制的可靠性。所有与安全相关的控制装置均采用特殊的电气安全控制装置，以确保可靠的安全维护动作。爆破件设备必须由取得国家安全监察主管机构颁发的生产许可证的单位制造。

等静压技术优势及劣势

等静压技术作为一种成型工艺，与常规成型技术相比，具有以下特点：1、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% 。2、压坯的密度均匀一致。在模压成型中，无论是单向、还是双向压制，都会出现压坯密度分布不均现象。这种密度的变化在压制复杂形状制品时，往往可达到10% 以上。这是由于粉料与钢模之间的摩擦阻力造成的。等静压流体介质传递压力，在各方向上相等。包套与粉料受压缩大体一致，粉料与包套无相对运动，它们之间的摩擦阻力很少，压力只有轻微地下降，这种密度下降梯度一般只有1% 以下，因此，可认为坯体密度是均匀的。3、因为密度均匀，所以制作长径比可不受限制，这就有利于生产棒状、管状细而长的产品。4、等静压成型工艺，一般不需要在粉料中添加润滑剂，这样既减少了对制品的污染，又简化了制造工序。5、等静压成型的制品，性能优异，生产周期短，应用范围广。等静压成型工艺的缺点是，工艺效率较低，设备昴贵。

应用

一、改善属材料的组织机构改善金属材料的组织结构是热等静压处理最具增长潜力的发展方向之一。当采用铸锭浇铸或连续铸造的传统铸造技术时,因合金元素在沿着固化梯度从锭或棒的外表面向内移动的过程中，所需冷却时间特别长，故导致偏析产生，同时将使合金钢的化学成分及微观结构出现不均。这个问题在高合金钢中更为突出因存在着更宽的固化间隔，使其热处理特别困难，有时甚至不可能实现。当进行锻压或轧制时，其最终成品将显示出性能不均。为解决此问题，可采取一种简单实用的方法，即粉末冶金技术中喷雾制粒与热等静压的配合工艺。二、生产近净尺寸金属部件由于粉末冶金可生产近净形状高合金钢部件，故表现出了替代传统的锻压和铸造的趋势特别是在石化和电力工业航空航天工业等一些苛刻的应用领域中。在发动机制造中热等静压机已用于粉末高温合金涡轮盘和压气盘的成型。把高温合金粉末装入抽真空的薄壁成形包套中，焊封后进行热等静压,除去包套即可获得致密的接近所需形状的盘件。粉末热等静压材料一般具有均匀的细晶粒组织，能避免铸锭的宏观偏析，提高材料的工艺性能和机械性能。粉末高温合金热等静压或热等静压加锻造的盘件已在多种高推重比航空发动机上应用。同样热等静压还用于制造粉末合金风扇盘和飞机上的粉末铝合金和粉末钛合金承力构件。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。三、用于特种陶瓷的热压烧结最近30年包括新型陶瓷在内的新材料领域已取得极大的发展。高性能陶瓷材料如，TiBBCBN和AIN 等有许多独特的结构和性能特点,如极好的抗磨性和化学惰性高的耐热性低密度和超常的硬度等。在高性能陶瓷的烧结技术中,热等静压技术最为有效。因为它可在比其它方法更低的烧结温度条件下使产品达到理论密度。生产的零部件包括制造纺织设备中的环、线导装置，除硫装置和喷沙装置中的喷嘴，化学工业中的高耐蚀性元件，熔化金属的塌、喷射气体的喷嘴，生物医学假肢，以及切割刀具、混合轴承的滚珠、泵元件汽轮机元件柴油机或四冲程发动机元件、涡轮增压器等产品。

四、消除或修复产品缺陷热等静压技术还广泛地应用于提高铸件质量，即用于消除或修复铸件产品缺陷。采用热等静压工艺修复铸件缺陷，具体来看这种修复首先是通过蠕变和变形,然后通过破坏表面的渗透扩散粘结而实现的。通过这种热处理，铸件具有均匀、充分致密化的结构。在处理过程中，温度应保持在材料的塑性变形范围内，即温度应高到利于扩散粘结的程度，但同时在此条件下又应使温度尽量低，以避免微观结构上的不利变化如晶粒长大的出现。不锈钢、铝合金及镍钻合金等各合金的精密铸件，如高温合金涡轮叶片，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。热等静压是返修旧件以延长使用寿命的一种有效方法。声明：文章内容来源于无机非金属材料科学，仅作分享，不代表本号立场，如有侵权，请联系小编删除，谢谢！

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