一种热等静压装置及致密化产品生产工艺制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种热等静压装置及致密化产品生产工艺，属于材料热等静压装置及工艺技术领域，解决了现有技术中对物料重复加热、工艺流程时间长、成本高的问题。本发明专利技术的热等静压装置包括脱脂系统、承压容器和加热单元；承压容器用于放置待烧结物料(1)，脱脂系统用于对(1)烧结物料进行脱脂，加热单元设置在承压容器内，用于对待烧结物料进行加热；脱脂系统包括粘结剂收集器(11)和机械泵组(12)；粘结剂收集器(11)与机械泵组(12)通过管路连接；粘结剂收集器(11)与承压容器连接。本发明专利技术装置及方法用于制备致密化产品及缩短工艺流程。

A hot isostatic pressing device and densification production process

【技术实现步骤摘要】
一种热等静压装置及致密化产品生产工艺
本专利技术属于材料热等静压装置及工艺
，特别涉及一种热等静压装置及致密化产品生产工艺。
技术介绍
热等静压是在密闭容器内，高温高压环境条件下，对制品进行致密化处理的工艺技术。热等静压可大幅提升材料的力学性能，特别是疲劳性能与可靠性，在航空航天、军工等领域应用广泛。根据是否采用包套，可将热等静压工艺分为无包套热等静压与包套热等静压，无包套热等静压是将其它工艺成形-烧结后所得的产品(相对密度>95％)在热等静压设备中进一步致密化；包套热等静压工艺是将粉末装入包套中，密封后放入热等静压设备中，成形与致密化一步完成。包套热等静压工艺具有产品力学性能优异的特点，但在制备复杂形状零部件时，复杂形状包套的设计以及制作难度大、成本高；无包套热等静压工艺具有成本低的优势，但无法直接制备，需与其它成形工艺结合，如注射成形、凝胶注模成形等，用于复杂形状制品的生产。但由于目前的热等静压设备均无脱脂功能，成形坯体需在真空脱脂烧结炉中脱除粘结剂且真空烧结至形成闭孔后，再次通过热等静压进一步致密化。上述两步法存在重复加热的问题，工艺流程时间长，如若热等静压设备具备脱脂-真空烧结功能，将进一步缩短无包套热等静压工艺的流程，降低成本，有助于推广热等静压技术的应用。
技术实现思路
鉴于以上分析，本专利技术旨在提供一种具备脱脂-真空烧结功能的热等静压设备，可在中低温阶段实现载气脱脂功能，然后经真空烧结-热等静压致密化制备产品，实现短流程工艺。本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：一种热等静压装置，包括脱脂系统、承压容器和加热单元；承压容器用于放置待烧结物料，脱脂系统用于对烧结物料进行脱脂，加热单元设置在承压容器内，用于对待烧结物料进行加热；脱脂系统包括粘结剂收集器和机械泵组；粘结剂收集器与机械泵组通过管路连接；粘结剂收集器与承压容器连接。承压容器包括筒体、下塞和上塞，筒体的形状为两端开放的圆筒形，两端分别用上塞和下塞进行密封。加热单元包括引电电极和发热体，引电电极与外部电源连接，发热体用于产生热量。还包括隔热装置，隔热装置包括隔热底座和隔热屏，隔热底座与隔热屏将加热体与待烧结物料包裹住，阻止热量扩散。粘结剂收集器包括第一收集装置和第二收集装置，第二收集装置为第一收集装置的下一级处理单元，第二收集装置设置在第一收集装置上方。还包括用于放置待烧结物料的料舟。一种致密化产品的生产工艺，采用上述热等静压装置，包括以下步骤：S1.准备待烧结物料；S2.将待烧结物料置于料舟内，并放置在隔热底座上，关闭上塞；S3.对待烧结物料进行脱脂；S4.对待烧结料进行烧结；S5.对烧结后的物料进行热等静压处理；S6.降温、卸压后，即得热等静压致密化产品。步骤S3为：抽真空并洗炉后，通入少量载气，打开脱脂系统，然后升温，在300-600℃条件下脱脂2-5h。步骤S4为：关闭载气以及脱脂系统，承压容器内保持真空，然后升温至烧结温度500-1300℃，保温1-2h。步骤S5为：向承压容器内充入高压气体，在100-200MPa、450-1200℃条件下保持1-2h。与现有技术相比，本专利技术至少能实现以下技术效果之一：1)与现有装置相比，本专利技术装置将成形坯体的脱脂、真空烧结、热等静压后处理的装置合为一体，使用一套设备即可完成三步工艺，提高了设备利用率，节省了设备占用的空间，降低了设备购买成本，具有很高的推广、应用前景。2)相比于现有的无包套热等静压工艺，采用本专利技术装置的致密化产品生产工艺，省去了成形坯体在脱脂、烧结、热等静压不同阶段转移空间的过程，成形坯体不用转移空间，也就省去了转移空间前需冷却，转移空间后再重新加热的过程，避免了成形坯体进行不同工艺时的重复加热，减少成形坯体处于高温阶段的时间，可减弱晶粒长大的趋势，有利于获得细晶制品，提升制品性能。3)现有技术每个工艺完成后需要降温然后转移装置、再重新升温至工艺所需温度进行后续处理，大大延长了后处理时间。本专利技术脱脂、真空烧结、热等静压后处理的装置合为一体，在承压容器中可完成所有工艺，无需转移装置，也无需降温再重新升温，缩短了成形坯体后处理工艺的时间，提高了生产效率，降低了工艺成本。4)本专利技术装置及方法进行脱脂-真空烧结-热等静压处理，省去了中间成形坯体转移空间的过程，避免了物料转移过程中可能会产生的氧化，提高了产品质量。5)本专利技术装置的粘结剂收集器设置有多级收集装置，能高效对脱脂过程中流出承压容器的载气中的粘结剂进行收集，防止粘结剂进入真空泵组，损坏真空泵或降低真空泵组的脱脂效率。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及权利要求书中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本专利技术的限制，在整个附图中，相同的附图标记表示相同的部件。图1为实施例1热等静压装置结构示意图；图2为粘结剂收集器结构示意图；图3为第一冷凝管结构示意图；图4为第一冷凝管与第二冷凝管结构位置示意图。附图标记：1-待烧结物料，2-料舟，3-隔热底座，4-发热体，5-隔热屏，6-筒体，7-下塞，8-上塞，9-引电电极，10-载气，11-粘结剂收集器，12-机械泵组；13-第一收集装置；1301-第一冷凝管；1302-第二冷凝管；1303-粘结剂收集盒；1304-直管部分；1305-弯管部分；1306-进气管路；1307出气管路；14-第二收集装置；1401-第三冷凝管；1402-冷凝液入口；1403-冷凝液出口；15-第一过滤器；16-第二过滤器；17-泄压阀，18-封闭阀。具体实施方式以下结合具体实施例对具备脱脂-真空烧结功能的热等静压装置及方法作进一步的详细描述，这些实施例只用于比较和解释的目的，本专利技术不限定于这些实施例中。实施例1一种具备脱脂-真空烧结功能的热等静压装置，如图1所示，主要包括脱脂系统、承压容器、加热隔热装置，脱脂系统包括机械泵组12和粘结剂收集器11，粘结剂收集器11与机械泵组12通过管路连接；粘结剂收集器11与承压容器连接，在中低温阶段实现载气脱脂功能。承压容器包括筒体6、下塞7、上塞8组成，筒体6为两端开放的圆筒形，两端分别用上塞8和下塞7进行密封。加热系统包括引电电极9和发热体4，引电电极9与外部电源连接，利用引电电极9使外部电源与发热体4连接，发热体4通电后通过电阻发热产生热量，使设备升温。隔热系统包括隔热底座3和隔热屏5，隔热底座3与隔热屏5将加热系统包裹住，阻止热量扩散。2为料舟，1为待烧物料，9为引电电极，10为载气。为了使待烧物料1受热均匀，发热体4设置为圆筒形，将待烧结物料1包裹在内；进一步的，在热底座3上设置底部加热单元，实现对待烧结本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热等静压装置，其特征在于，包括脱脂系统、承压容器和加热单元；所述承压容器用于放置待烧结物料(1)，所述脱脂系统用于对所述烧结物料(1)进行脱脂，所述加热单元设置在所述承压容器内，用于对待烧结物料进行加热；/n所述脱脂系统包括粘结剂收集器(11)和机械泵组(12)；所述粘结剂收集器(11)与机械泵组(12)通过管路连接；所述粘结剂收集器(11)与承压容器连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种热等静压装置，其特征在于，包括脱脂系统、承压容器和加热单元；所述承压容器用于放置待烧结物料(1)，所述脱脂系统用于对所述烧结物料(1)进行脱脂，所述加热单元设置在所述承压容器内，用于对待烧结物料进行加热；
所述脱脂系统包括粘结剂收集器(11)和机械泵组(12)；所述粘结剂收集器(11)与机械泵组(12)通过管路连接；所述粘结剂收集器(11)与承压容器连接。


2.根据权利要求1所述的热等静压装置，其特征在于，所述承压容器包括筒体(6)、下塞(7)和上塞(8)，所述筒体(6)形状为两端开放的圆筒形，所述筒体(6)两端分别用上塞(8)和下塞(7)进行密封。


3.根据权利要求1所述的热等静压装置，其特征在于，所述加热单元包括引电电极(9)和发热体(4)，所述引电电极(9)与外部电源连接，发热体(4)用于产生热量。


4.根据权利要求3所述的热等静压装置，其特征在于，还包括隔热装置，所述隔热装置包括隔热底座(3)和隔热屏(5)，所述隔热底座(3)与隔热屏(5)将加热体(4)与待烧结物料(1)包裹住，阻止热量扩散。


5.根据权利要求1所述的热等静压装置，其特征在于，所述粘结剂收集器(11)包括第一收集装置(13)和第二收集装置(14)，所述第二收集装置(14)为第一收...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈宏霞，张德明，李阳，叶青，
申请(专利权)人：新冶高科技集团有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11