ホットプレスの場合、圧力と温度の制御されたシーケンスが使用されます。多くの場合、低温で圧力を加えると部品や工具に悪影響を与える可能性があるため、ある程度の加熱が発生した後に圧力が加えられます。ホットプレス温度は、通常の焼結温度よりも数百度低くなります。そして、ほぼ完全な緻密化が急速に起こります。プロセスの速度と必要な低温は、当然、粒子の成長量を制限します。
関連する方法であるスパークプラズマ焼結（SPS）は、外部の抵抗および誘導モードの加熱に代わる方法を提供します。SPSでは、サンプル（通常は粉末または事前に圧縮された緑色の部品）が真空チャンバー内のグラファイトパンチを備えたグラファイトダイにロードされ、圧力が加えられている間、図5.35bに示すようにパルスDC電流がパンチに適用されます。電流によってジュール熱が発生し、試料の温度が急速に上昇します。電流はまた、粒子間の細孔空間におけるプラズマまたは火花放電の形成を誘発すると考えられており、これは、粒子表面を洗浄し、焼結を強化する効果を有する。プラズマ形成を実験的に検証することは困難であり、議論されているトピックです。SPS法は、金属やセラミックなど、さまざまな材料の緻密化に非常に効果的であることが示されています。緻密化は低温で起こり、他の方法よりも迅速に完了し、しばしば微細な結晶粒の微細構造をもたらします。
熱間静水圧プレス（HIP）。 熱間静水圧プレスは、熱と静水圧を同時に加えて、粉末成形体または部品を圧縮および緻密化することです。このプロセスは、コールドアイソスタティックプレスに似ていますが、温度が上昇し、ガスが部品に圧力を伝達します。アルゴンなどの不活性ガスが一般的です。粉末は容器または缶の中で緻密化され、加圧ガスと部品の間の変形可能なバリアとして機能します。あるいは、圧縮されて細孔が閉じるまで予備焼結された部品を、「コンテナレス」プロセスでHIPすることができます。HIPは、粉末冶金の完全な緻密化を実現するために使用されます。セラミック加工、および鋳物の緻密化への応用。この方法は、耐火合金、超合金、非酸化物セラミックなどの緻密化が難しい材料にとって特に重要です。
コンテナとカプセル化のテクノロジーは、HIPプロセスに不可欠です。円筒形の金属缶などの単純な容器は、合金粉末のビレットを高密度化するために使用されます。複雑な形状は、最終的なパーツの形状を反映するコンテナを使用して作成されます。容器の材料は、HIPプロセスの圧力と温度の条件下で漏れがなく変形できるように選択されています。容器の材料も粉末と非反応性で、簡単に取り外せる必要があります。粉末冶金では、鋼板で作られた容器が一般的です。他のオプションには、二次金属缶に埋め込まれたガラスおよび多孔質セラミックが含まれます。セラミックHIPプロセスでは、粉末と予備成形部品のガラスカプセル化が一般的です。コンテナの充填と排出は重要なステップであり、通常はコンテナ自体に特別な固定具が必要です。一部の排気プロセスは高温で行われます。
HIPのシステムの主要コンポーネントは、ヒーター付きの圧力容器、ガス加圧および処理装置、および制御電子機器です。図5.36に、HIPセットアップの回路図の例を示します。HIPプロセスには2つの基本的な操作モードがあります。ホットローディングモードでは、コンテナは圧力容器の外側で予熱されてからロードされ、必要な温度に加熱されて加圧されます。コールドローディングモードでは、コンテナは室温で圧力容器に入れられます。その後、加熱と加圧のサイクルが始まります。20〜300 MPaの範囲の圧力と、500〜2000°Cの範囲の温度が一般的です。
投稿時間：2020年11月17日