用于具有可调容积和角部的热等静压容器的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及用于具有可调容积和角部的热等静压容器的装置和方法。提供了一种用于使用热等静压来形成坯料的改进的容器（２０１，３０１）和方法。该方法和容器（２０１，３０１）允许调节容器（２０１，３０１）的容积，以便基于容器（２０１，３０１）的选定的粉末装料来获得具有期望的形状的坯料。另外，可调节容器（２０１，３０１）的角部，以便允许消除边缘效应且允许对所产生的坯料的进一步的形状控制。

【技术实现步骤摘要】

本文公开的主题涉及用于使用热等静压来形成坯料的改进的容器和方法，且更具 体而言，涉及具有允许调节容器的角部形状和容积以便获得具有期望的形状和大小的坯料 的特征的方法和容器。
技术介绍
冶金技术已经发展到用于由通过(例如)微铸造或原子化按照预定的颗粒大小制 成的金属粉末来制造金属坯料或其它物品。通常与Ni、Cr、Co和Fe高度合金化的这些粉末 结合成接近100%理论密度的致密块体。所产生的坯料具有均勻的成分和致密的微结构，从 而使得能够制造具有改进的刚度、强度、抗断裂性和热膨胀系数的构件。这样的改进的属性 在制造例如涡轮的旋转式构件(其中存在高温和/或高应力条件)时可为特别有价值的。这些金属粉末结合成致密块体在称为热等静压(HIP)的过程中典型地发生在高 压和高温下。典型地，将粉末放入已经密封且其容纳物处于真空下的容器(有时称为“罐”) 中。该容器还经受升高的温度，且使用惰性气体(诸如例如氩)在外部对该容器加压，以避 免化学反应。例如，可应用高达480°C至1315°C的温度和从51MPa至310MPa或者甚至更高 的压力来处理金属粉末。通过对包围粉末的容器加压，选定的流体介质(例如惰性气体) 在所有侧且沿所有的方向对粉末施加压力。HIP处理所需的设备通常是非常昂贵的，且需要特殊的构造。由于极端的温度和 压力，当粉末的体积在HIP过程期间减少时，容器显著地变形或被压坏，且容器被连结到由 紧密的粉末产生的坯料的表面上。取决于所产生的坯料的期望形状，可将容器的表面的全 部或一部分切掉(即，通过在HIP过程之后进行机械加工)。另外，取决于期望的形状和在 HIP过程期间发生的变形的性质，也可切掉坯料的部分。假定用来制造坯料的粉末典型地非 常昂贵，则去除坯料的部分就是不合需要的。图1和2提供了在HIP过程中使用传统容器所遇到的问题的示例性图示。图1提 供了在经受HIP过程的极端温度和压力之前的容器101的一部分的示意图。容器101包围 预期进行压制的粉末混合物105，且提供密封以防止用来加压的流体(例如氩)在HIP过程 期间进入。在加压之前，顶部100和底部135之间的壁110基本是直的以及/或者没有变 形。顶部100和底部135在HIP过程之间也没有变形。图2示出了在经受HIP过程之后的容器101的同一部分。HIP过程的条件现在已 经将粉末转化成金属坯料106。但是，从粉末到固体金属的密度变化还导致了容积的非常惊 人的变化。当容积减小时，随着从粉末105变成坯料106，容器101也变形。图2示出了壁 110现在已经呈现弓形形状，且顶部100和底部135也可经历变形。因此，坯料106也具有 有时称为沙漏形的类似的形状。不幸的是，取决于坯料106的期望形状(或者将由坯料106构成的最终构件的形 状)，图2所示的变形可为不合需要的，因为坯料106的所产生的形状可能需要从其表面上 去除贵重的材料。例如，假设沿着坯料106的壁110需要圆柱形外表面，则可能需要沿着线130切割(即机械加工)容器101和坯料106，以便获得期望的外表面。除了失去容器101 的全部或部分之外，容器101的角部107不提供对坯料106的相应的边缘的形状控制。与 外壁110的弓形变形相联系，沿着容器101的顶部和底部将在部分115处失去大量的坯料 106。因为原来的粉末的相当高的成本，所以这个损失是不合需要的。另外，虽然与粉末成 本相比较不重要，但是由于机械加工过程还损失了容器101的部分。在某些应用中，可能合 乎需要的是将容器101的材料保持在所产生的坯料上，以便包括在最终的工件上。在这种 情况下，将避免去除容器来使坯料成形。另外，不可针对不同的粉末装料来调节容器101的大小。更具体而言，一旦容器 101已经制造好，可装入容器101的内部中的粉末的量就是固定的，这继而提供了固定的坯 料大小。再次，从坯料106中去除材料来使坯料106减小到期望大小是不合需要的。制造 多个容器来单独地处理不同的粉末装料所需的不同的预期容积也是不合需要的。因此，在容器的角部处提供形状控制且提供与HIP处理有关的粉末损失的降低或 消除的改进的装置和方法将是有用的。还对HIP处理提供容积可调的容器的改进的装置和 方法也将是有用的。
技术实现思路
本专利技术提供了一种用于使用热等静压来形成坯料的改进的装置和方法，且更具体 而言提供了一种具有允许调节容器的角部形状和容积以便获得期望的形状和大小的坯料 的特征的方法和容器。将在以下描述中对本专利技术的目标和优点进行部分地阐述，或者根据 描述，本专利技术的目标和优点可为显而易见的，或者可通过实践本专利技术来学习本专利技术的目标 和优点。在一个示例性实施例中，本专利技术提供了一种用于将粉末压制加工成坯料的容器。 该容器包括限定沿着容器延伸的轴向方向的外壁。外壁限定容器的内部。提供了包括连接 到缘边上的凸起部的容器顶部。缘边在凸起部的周边周围延伸。容器顶部定位成以便与外 壁且与延伸到容器的内部中的缘边进行匹配接收。容器顶部的缘边构造成以便沿着外壁滑 动，从而使得内部的容器可选择性地调节。缘边限定与轴向方向成角α的倒角。倒角的厚 度沿着朝向凸起部的方向增大。容器还包括由外壁接收的容器底部。在另一个示例性实施例中，本专利技术提供了一种用于将粉末压制加工成坯料的容 器。该容器包括限定沿着容器延伸的轴向方向的外壁。外壁限定容器的内部。提供了容器 顶部和容器底部。容器顶部和容器底部各自包括连接到缘边上的凸起部。缘边在容器底部 和容器顶部两者的凸起部的周边周围延伸。容器顶部和容器底部各自定位成以便由外壁与 容器顶部和容器底部中的各个的缘边进行匹配接收。因此，容器顶部和容器底部各自延伸 到容器的内部中。容器顶部和容器底部的缘边构造成以便沿着外壁滑动，从而使得内部的 容积可选择性地调节。容器顶部和容器底部的缘边各自限定与轴向方向成角α的倒角，使 得各个倒角的厚度沿朝向凸起部的方向增大。在本专利技术的又一个示例性方面，提供了一种用于改进材料在热等静压期间的使用 的方法。该方法包括提供用于接收预期进行压制的粉末的容器的步骤。该容器包括限定沿 着容器延伸的轴向方向的外壁。外壁限定容器的内部。提供了包括连接到缘边上的凸起部 的容器顶部。缘边在凸起部的周边周围延伸。容器顶部定位成以便由外壁与延伸到容器的内部中的缘边进行匹配接收。容器顶部的缘边构造成以便沿着外壁滑动，从而使得内部的 容积可选择性地调节。缘边限定与轴向方向成角α的倒角。倒角的厚度沿朝向凸起部的 方向增大。容器底部由外壁接收。该方法还包括选择容器顶部相对于外壁的位置，以便提 供对预期进行热等静压的选定量的材料的接收。为角α确定非零值，从而使得在粉末的热 等静压之后，所产生的坯料将沿着容器顶部具有预定形状。参照以下描述和所附的权利要求书，本专利技术的这些和其它特征、方面和特点将得 到更好的理解。结合在此说明书中且构成此说明书的一部分的附图示出了本专利技术的实施 例，且附图与描述一起用来阐明本专利技术的原理。附图说明针对本领域普通技术人员，本专利技术的示例性实施例的完整和能够实施的公开在说 明书中所有阐述，说明书对附图进行了参照，在附图中图1是沿着经受HIP过程之前的容器的一侧的示意性截面。图2是沿着经历了 HIP过程的压力和温度之后的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于将粉末压制加工成坯料的容器（２０１，３０１），所述容器（２０１，３０１）包括：限定沿着所述容器（２０１，３０１）延伸的轴向方向（Ａ）的外壁（２１０，３１０），所述外壁（２１０，３１０）限定所述容器（２０１，３０１）的内部（２７０，３７０）；包括连接到缘边（２４５，２５５，３４５，３５５）上的凸起部（２４０，２５０，３４０，３５０）的容器顶部（２００，３００），所述缘边（２４５，２５５，３４５，３５５）在所述凸起部（２４０，２５０，３４０，３５０）的周边周围延伸，所述容器顶部（２００，３００）定位成以便由所述外壁（２１０，３１０）与延伸到所述容器（２０１，３０１）的内部（２７０，３７０）中的所述缘边（２４５，２５５，３４５，３５５）进行匹配接收，所述容器顶部（２００，３００）的所述缘边（２４５，２５５，３４５，３５５）构造成以便沿着所述外壁（２１０，３１０）滑动，从而使得所述内部（２７０，３７０）的容积可选择性地调节，所述缘边（２４５，２５５，３４５，３５５）限定与所述轴向方向（Ａ）成角α的倒角，所述倒角的厚度沿朝向所述凸起部（２４０，２５０，３４０，３５０）的方向增大；以及由所述外壁（２１０，３１０）接收的容器底部（２３５，３３５）。...

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：GA戈勒，RJ斯托尼特希，JR帕罗利尼，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]