热等静压铸件致密化热等静压扩散连接热等静压近净成形

根据待加工产品需求，通常将热等静压技术应用分为以下三类：

① 致密化处理      消除材料及制品内部缺陷，达到理论密度热等静压技术目前Zui主要的、Zui成熟的应用是对已成形的铸件，如铝合金、钛合金、高温合金铸件，进行致密化处理，消除其内部由于在成形过程中各区域冷却速度不均匀导致的缺陷，使其Zui终使用性能提高到该种材料的Zui高标准。近年来钛合金整体精密铸造的水平已明显提高，但热等静压处理仍是其后续处理的必要工序。
铸件热等静压前后对比图
热等静压致密化处理过程是指将铸件、金属注射成型件或金属3D打印制品等内部存在缺陷的产品，至于密闭高温环境下，通过惰性气体作为传压介质，对其施加各项等同的等静压力，迫使材料固相下发生形变，原子层面上发生扩散，内部孔隙和微小裂纹消失，以消除材料内部断裂萌生点（应力集中点），从而极大的提升制品整体性能。加工特点：

• 内部缺陷消除 – 消除疏松、缩孔、偏析
• 大幅提升疲劳寿命 – 10~100倍
• 提升延展性和断裂韧性
• 制品可达到理论密度
• 耐磨，耐腐蚀性极大提高
• 各部分组织均一，消除材料内部应力
  

② 扩散连接       将两种或多种金属材料一体化工业制造中，工程师们常常将不同的材料组合在一起以获得好的使用性能，常规的焊接方式往往无法实现高性能部件的精密连接，尤其是对异形件或尺寸较大部件的连接。扩散连接工艺过程
热等静压可以通过高温高压的作用，将两种或两种以上的金属材料或陶瓷材料之间通过接触面原子间的相互扩散原理，实现固-固、固-粉、粉-粉连接，使多种材料整体化。与其他连接技术相比，两种材料的交界处紧密结合，无缺陷，交界处性能与母材无差别。该项应用是近几年刚刚发展起来的新兴技术，特别是在民用方面推广应用较好的一项技术。与常规的连接方法相比，采用热等静压扩散连接的优点如下：

• 连接相同性能材料时，由于界面不产生液相，界面结合强度与母材相当
• 连接不同性能材料时界面可实现良好的冶金结合，且性能不低于两种材料中的较低者
• 可以连接接触面具有复杂形状的零件，并实现严格的尺寸控制
• 可在一道工序中连接多个同类或异类材料
• 可快速实现大面积的连接
• 可使采用常规焊接方法无法连接的脆性金属，或熔点相差较大的金属，实现固态连接
• 消除连接区外侧的微小气孔或裂纹
• 无传统焊接工艺中产生的焊缝、热影响区、表面气孔、夹杂、咬边、裂缝等缺陷

由于各金属间的性能差异，例如熔点、热膨胀系数等不同，在扩散连接过程中需要对温度、压力、交界面等控制得需非常。西安镍钛工程师们近年来在扩散连接技术上取得了飞跃式的进步，已开发出不同材料间的连接技术，并将该技术应用到了更多种类的材料上，如铜、不锈钢、钨合金、钴基合金、镍基合金、铬、钼等。

③ 粉末冶金近终成形       热等静压一次成型，高性能、低成本热等静压粉末冶金是指利用热等静压工艺，将粉末状原材料灌装于特殊设计的包套中，在高温高压和等静压力作用下直接烧结成指定形状的产品。
建立在粉末冶金优势的基础上，热等静压技术可以使粉末状材料固结成更加致密，性能更高的成品。【参考文献：复杂金属零件热等静压整体成形技术/史玉升等著，武汉：华中科技大学出版社，2018，1】
使用该项技术成形的零件内部组织均匀，力学性能与同材质锻件相当。结合了模具控形技术和计算机模拟技术，制品尺寸精度较高，且材料利用率超过90%，可谓具发展潜力的成形技术。
与传统成形方法相比，该工艺具有以下特点：

• 设计灵活 -设计结果与终制品几乎相同的形状，材料利用率达到90%，减少原料浪费，机加工程序，和运输时间。
• 性能优异 -形成晶粒细小均匀，具有各向同性的一体化材料，耐磨，耐腐蚀，机械性能提升，超长使用寿命。
• 材料内部均一致密 – 无元素偏析，保证力学性能各向同性，超声波检测无影响。
• 制备高温合金材料 - 加工温度达到熔点的0.8倍即可，不产生液相。
  
• 实现双金属材料锭坯料的制备 - 成形双金属材料仍可进行后续的锻造及挤压等加工。