1概述
    熱等靜壓(hot isostatic pressing，簡(jiǎn)稱HIP)是一種集高溫、高壓于一體的工藝生產(chǎn)技術(shù)，加熱溫度通常為1000-2000℃，通過(guò)以密閉容器中的高壓惰性氣體或氮?dú)鉃閭鲏航橘|(zhì)，工作壓力可達(dá)200MPa。在高溫、高壓的共同作用下，被加工件的備向均衡受壓，故加工產(chǎn)品的致密度高、均勻性好、性能優(yōu)異。同時(shí)該技術(shù)具有生產(chǎn)周期短、工序少、能耗低、材料損耗小等特點(diǎn)。
    自20世紀(jì)50年代中期美國(guó)巴蒂爾(Battelle)研宄所為研制核反應(yīng)材料而開發(fā)HIP技術(shù)以來(lái)，由于其在生產(chǎn)加工難度較大且質(zhì)量要求較高的材料及構(gòu)件中展現(xiàn)出獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，受到了人們的廣泛關(guān)注。經(jīng)過(guò)近半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，隨著熱等靜壓設(shè)備性能的不斷改進(jìn)完善，HIP技術(shù)現(xiàn)已在硬質(zhì)合金燒結(jié)、鎢鎦鈦等難熔金屬及合金的致密化、產(chǎn)品的缺陷修復(fù)、大型及異形構(gòu)件的近凈成形、復(fù)臺(tái)材料及特種材料的生產(chǎn)加工等方面得到了廣泛應(yīng)用。
    本文旨在對(duì)熱等靜壓設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)要分析，并對(duì)HIP技術(shù)的主要直用及其發(fā)展前景作一系統(tǒng)闡述。

2  熱等靜壓設(shè)備的結(jié)構(gòu)性能
熱等靜壓設(shè)備主要由高壓容器、加熱爐、壓縮機(jī)、真空泵、冷卻系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成，其中高壓容器為整個(gè)設(shè)備的關(guān)鍵裝置。
目前，先進(jìn)的熱等靜壓機(jī)為預(yù)應(yīng)力鋼絲纏繞的框架式結(jié)構(gòu)。高壓容器的端蓋與缸體間的連接泵用無(wú)螺紋設(shè)計(jì)，因筒體和框架均采用鋼絲預(yù)應(yīng)力纏繞，所獲的負(fù)預(yù)應(yīng)力可通過(guò)計(jì)算確定，即使當(dāng)裝置處于工作的*大壓力狀態(tài)時(shí)，其強(qiáng)大的應(yīng)力也是由預(yù)應(yīng)力纏繞鋼絲所承受，即應(yīng)力被集中消除，承載區(qū)域獨(dú)立安全，同時(shí)鋼絲纏繞還起到防爆和屏障的作用。因此，這種結(jié)構(gòu)的熱等靜壓機(jī)在高溫高壓(2000℃，200MPa)的工作條件下，無(wú)需外加任何特殊的防護(hù)裝置，與老式的螺紋連接結(jié)構(gòu)(端蓋與缸體間)的熱等靜壓機(jī)相比，不但設(shè)備的結(jié)構(gòu)緊湊，而
且有效地保證了生產(chǎn)的安全性。
    加熱爐負(fù)責(zé)提供熱等靜壓所必需的熱量，通常為電阻式加熱爐，可視不同溫度檔的要求，采用不同的電阻材料，如*高工作溫度為1450℃條件時(shí)可用銅絲加熱爐，為2000℃條件時(shí)可用石墨加熱爐。目前在先進(jìn)的熱等靜壓設(shè)備中。加熱爐的安裝方式為插入式，加熱區(qū)分布于底部和側(cè)部，可實(shí)現(xiàn)快速升溫和均勻加熱．將溫差控制在≤15℃甚至≤10℃的范圍。
    壓縮系統(tǒng)通常采用非注油式電動(dòng)液壓壓縮譏，并配置有過(guò)壓保護(hù)、防振裝置和自動(dòng)調(diào)節(jié)部件，可給熱等靜壓提供高達(dá)200MPa的高壓氣體。真空泵則采用旋轉(zhuǎn)葉輪式，用于設(shè)備的抽空排氣，同時(shí)可去除容器內(nèi)水氣、氧和其它揮發(fā)性雜質(zhì)。
    冷卻系統(tǒng)采用內(nèi)外循環(huán)回路設(shè)計(jì)。內(nèi)循環(huán)通過(guò)管道內(nèi)冷卻水的流動(dòng)與壓力容器外殼間進(jìn)行熱交換。為了保護(hù)冷卻系統(tǒng)，冷卻水的質(zhì)量很重要，需采用去離子水，管路也需進(jìn)行防銹處理。外循環(huán)則通過(guò)換熱器將內(nèi)循環(huán)的熱量帶出。
    計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)可預(yù)先存儲(chǔ)熱等靜壓過(guò)程所需的各種程序，實(shí)現(xiàn)溫度、壓力、時(shí)間等基本工藝參數(shù)的自動(dòng)控制。該系統(tǒng)還配有人機(jī)對(duì)話的PC機(jī)監(jiān)視子系統(tǒng)，用于顯示在線的工作狀態(tài)、故障的監(jiān)測(cè)報(bào)警等，并可在循環(huán)過(guò)程中進(jìn)行程序修改。
  對(duì)熱等靜壓設(shè)備多方面的安全保護(hù)設(shè)計(jì)，可確保其在高溫、高壓條件下的安全運(yùn)行。如高壓閥和高壓管路均能承受*大工作壓力兩倍的壓力：為防止過(guò)壓情況的發(fā)生，在高壓介質(zhì)氣體管路中設(shè)置了多級(jí)減壓閥，并配有報(bào)警裝置；當(dāng)壓力容器過(guò)壓及過(guò)熱、加熱爐過(guò)熱、冷卻水的流量過(guò)小或水壓過(guò)低時(shí)，均可進(jìn)行聲光報(bào)警，同時(shí)切斷壓縮機(jī)和加熱爐電源；采用可靠的電氣、機(jī)械安全聯(lián)鎖等。