热等静压的方法技术

通过热等静压处理金属制品的方法，其中空气被用作热等静压的压力介质。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及金属制品和相应用途。技术背景热等静压(HIP)是用途越来越广泛的技术。例如，热等静压用 于在诸如涡轮机叶片的金属铸件中实现多孔性的消除。这样的做法将 会实质增加铸件的使用寿命和强度，尤其是疲劳强度。热等静压的另 一个应用领域是用压实粉制造具有完全致密和无孔结构的产品。WO 00/15371、 WO 01/14087和WO 03/070402披露了热等静压 装置和方法的例子，它们在此全部作为参照引入。在金属制品的热等静压中，将要经受压制处理的金属制品置于压 力容器的负载室中。将该容器密封起来并在该压力容器及其负载室中 引入压力介质。加热压力介质并增加压力从而使该制品在选定的时间 内同时经受增大的温度和增大的压力。该压力、温度和处理时间当然 依赖于许多因素，诸如被压制制品的材料、应用的领域等等。该压力 可处在200-5000bar的范围内，而该温度在300-3000°C的范围内。现有处理金属制品的热等静压技术的缺陷是为提供压力介质而导 致的高成本，传统的压力介质是氩或氮。
技术实现思路
本专利技术的一个目标是提供其中有关提供压力介质的成本降低的热 等静压。这一目标是通过提供如独立权利要求所要求的和 相应的用途来实现的。实施例限定在从属权利要求中。依照本专利技术的第 一方面，提供在压力机中对制品进行，该压力机包括绝热压力容器、封装在压力容器中的炉腔和安置在炉腔内的负载室。该方法包括以下步骤将要被压制的制品放置在 负载室内，所述制品由金属制成；将压力介质供送到压力容器中，所 述压力介质是空气；升高负载室中的温度和压力，在选定的时间内维 持升高的压力和升高的温度；以及降低负载室中的温度和压力。依照本专利技术的第二方面，提供作为金属制品热等静压中的压力介 质的空气的用途。因而，本专利技术基于在高压压力机内的金属制品热等静压过程中使 用空气作为压力介质的有利思想。不用说，这一点有违金属制品热等 静压技术中根深蒂固的偏见。如本领域技术人员所熟知的，空气的存在对金属制品的热等静压过程通常是有害的，这是由于金属可能会与 空气中包含的氧或氮起反应，或者同时与这二者起反应，例如形成氧 化物或氮化物，或者会降低金属的点火温度从而导致在用于热等静压 的压力和温度下出现金属着火的情况。对于热等静压技术中反对在任何类型的热等静压中使用空气的顽 固偏见存在的另一个原因是由于以下事实，即接触到压力介质的压力 腔部分的材料也必须能够耐受或经得起热等静压温度和压力下的氧和 /或氮的有害影响。例如，在压力腔内可能会出现材料迁移，以及在高 热等静压温度和压力下氧和氮可能会成为化学侵蚀的主要因素。然而，可注意到的是空气在热等静压中的使用本身是已知的，例 如可从日本专利申请JP2-129077中获知，其披露了制造高密度烧结陶 瓷的方法。但是，JP2-129077中披露的空气作为热等静压压力介质的 使用仅涉及陶瓷的处理，在这里使用惰性气体例如氩可能会导致非期 望地将氧从被处理陶瓷中去除。因而，在该披露的方法中使用空气即 为了防止所述氧从陶瓷中的去除。日本专利申请JP61-23732披露了另一个用于类似目的的方法，其 中将氧，02，加入到惰性气体以避免非期望地将氧从被处理陶资中去 除。但是，应当注意到的是JP61-23732未提及在HIP过程中使用空 气。相反的是，在将氩和氧输送入压力腔之前将空气从其中排出。应当注意到的是对于在空气或含氧大气中的陶瓷的热等静压，如 上述日本申请所披露的，必须用于组成压力机内部的材料不同于用在惰性气体环境中的材料。原因主要在于该材料必须抵制在陶瓷的HIP 过程中高压力和温度下的氧的有害影响。这一点适用于压力机的加热 元件、制品保持机构、内衬、内部壳体结构等。压力机的内部定位组 件常常必须由陶瓷制成，其显著增加了压力机的整体制造和维护成本。 而且，对于实际大小的热等静压的规模而言压力机的内部主体由陶瓷 制成不仅是困难而且是昂贵的。对于本领域技术人员而言，这也是在 HIP处理中使用空气作为压力介质的另一个制约因素，其更进一步地 加强了反对在金属制品的HIP过程中使用空气作为压力介质的偏见。当然，空气中的金属制品热处理并非是新生事物。但是，与大气 压力下的热处理相比，空气在热等静压中作为压力介质使用是完全不 同的事情。特定气体对特定材料的影响通常非常依赖于压力。因而， 在气体对大气压力下的特殊材料不具有负面影响的温度下，在高压环 境中，例如在HIP压力下，完全相同的气体对于相同温度下的相同材 料可能是绝对毁灭性的。使用空气作为金属制品热等静压压力介质的优势是多方面的。其 中之一是，周围空气可用作压力介质。因此，没有必要将压力介质传 输到处理场所。而且，当典型气体要用作压力介质时，其通常以液态 形式传输和储存。因而，存在对低温储存设备和罐车的需要，以及此 外对用在连接中的低温泵的需要，它们都非常昂贵。并且，提取和分 离传统压力介质例如氮或氩的成本也是相当大的，尤其对于氩而言。 因而，甚至在不考虑传输和储存成本时，获得典型压力介质的基本成 本在整个处理成本中都是主要因素。本专利技术进一步的优势是能够完全省去对于在导入压力介质之前将 空气从压力容器中排空的需要，这样就减少了处理时间并且因此降低 了成本。换句话说，当使用空气作为压力介质时，执行热等静压的处 理成本能够显著地降低。而且，使用窒息性气体或窒息性毒气例如氮和氩作为压力介质需要采取麻烦的并且时常是昂责的安全措施。举例来说，与窒息性气体 的实际操作相关联的程序必须保证工作人员不会无意中接触到该窒息性气体，或者防止该气体与周围空气混合。如果操作者为了维护或检 查要进入压力腔或压力机坐落的检修坑时，必须保证所有窒息性压力 介质已经排空。必须提供测量压力机内和其周围环境中的窒息性气体 程度的计量器，以及对操作该压力机的工作人员进行专门训练。通过 使用空气作为金属制品热等静压的压力介质，能够实质省去这些措施。应当注意到的是并非所有金属适于经受使用空气作为压力介质的 热等静压，这主要是由于空气中包含的氧和/或氮的有害影响。然而， 与热等静压技术中的偏见相反， 一些金属具有使得使用空气的热等静 压成为可能的特性已令人惊奇地被发现。作为其示例，铝及其合金已经被发现非常适于使用空气的热等静压。尽管铝与空气中含有的氧非常迅速地起反应，并且在铝制品的表 面迅速形成氧化铝层，但是依然可能成功施行使用空气作为压力介质 的铝或铝合金热等静压。原因在于形成在铝表面的致密的氧化层阻止 空气与棵露的金属接触并且从而在热等静压过程中保护该材料。而且， 当铝或铝合金在热等静压过程中遭遇到空气时，氧化层的密度将进一 步增加。此外，其它金属例如镁及其合金可适于使用空气的热等静压。因 而，应当注意到的是本申请不仅限于对于铝及其合金的使用空气作为 压力介质的热等静压，而其它金属也预期在本申请的范围内。如上面所说明的，依照本专利技术，空气用作所述压力介质。换句话 说，存在于压力机周围环境中的或者在其附近的空气，也即，周围空 气能够用作压力介质。在一些实施例中，可使用气体或空气存储设备， 空气在一定压力下在其中储存，这是为了促进和加速将空气供入并将 压力容器内的压力升高到期望处理压力的过程。那么，对于一些实施 例，可使用压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在压力机中对制品进行热等静压的方法，所述压力机包括绝热的压力容器（１）、封装在所述压力容器（１）中的炉腔（３）和配置在所述炉腔（３）内部的负载室（４），所述方法包括以下步骤：将要被压制的制品（７）定位在负载室（４）内，所述制品由金属制成；将压力介质供送到压力容器（１）内，所述压力介质是空气；升高负载室（４）中的温度和压力；在选定的时期内维持升高的压力和升高的温度；以及降低负载室（４）中的温度和压力。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：M加尔丁，
申请(专利权)人：阿吾尔技术股份公司，
类型：发明
国别省市：SE[瑞典]