粉體材料等靜壓成型超聲加載系統的設計及實驗

杜航， 傅波， 唐祥龍， 李朝陽

（四川大學機械工程學院，成都 610065）

0 引言

等靜壓成型技術在現代工業體系中廣泛應用于含能材料制備、粉末冶金、碳素石墨制造、高性能磁性材料等粉體材料的致密化成型，與傳統的軸向壓制成型技術相比，等靜壓成型技術在一定溫度和壓力下通過液體介質擠壓包膜中的粉體材料來實現成型，能夠將所制成的材料的密度提高10%～15%[1-3]。粉體材料在成型過程中不可避免地會產生氣泡、間隙、疏松等瑕疵，因此如何有效地消除粉體材料內部瑕疵缺陷、提升其成型致密性是等靜壓成型技術領域的一個重要的研究課題。

等靜壓成型技術按照成型溫度在廣義上分為冷等靜壓CIP和熱等靜壓HIP兩類[4]。冷等靜壓技術是20世紀初期H.D.Madden發明，并用來解決電燈燈絲材料鎢和鉬成型時存在疏松、間隙、性能分布不均勻的問題，隨著高壓技術的發展，20世紀50年代中期在工業中逐步被推廣使用[5]。熱等靜壓技術是20世紀中期Battelle實驗室開發并應用于燃料元素在原子能反應過程中的擴散黏結，之后在不斷發展完善中被廣泛應用在特種陶瓷制備、粉末冶金等生產領域[6]，如在TiAl合金粉末等靜壓技術的實驗研究[7]中發現，TiAl合金霧化粉末經過熱等壓及熱處理后，組織和性能得到改善，零件的晶粒更細小、成分分布更均勻、力學性能更優異。

本研究從改善傳統粉體材料等靜壓成型試件晶粒致密性與均勻性的目標出發，在等靜壓系統中融入超聲加載進行輔助成型。……