Гаряче ізостатичне пресування

Гаряче ізостатичне пресування (ГІП) іноді ще називають газостатичним пресуванням. Схема такого пресування показана на рисунку 72. Суть методу полягає у тому, що порошок в оболонці або у вигляді заготівки (пресовки) з відносною щільністю 80% і більше розміщують в камері високого тиску, де створюють тиск газу 200 МПа і температуру від 500 до 2500 °С.

Ущільнення порошків методом ГІП найчастіше застосовують при отриманні заготівок або виробів з формою, близькою до кінцевої з порошків жароміцних, інструментальних сплавів, твердих сплавів та тугоплавких металів. У цьому випадку вихідний порошок поміщається в металеву оболонку (найчастіше з вуглецевої або нержавійної сталі), яку дегазують вакуумуванням і герметизують. Підготовлену таким чином оболонку з порошком ущільнюють ГІП при тиску 100–200 МПа і температурі до 1250–1300⁰С. Вироби, що отримуються при цьому, мають практично 100% щільність, не маючи фазової сегрегації, а також мають підвищені механічні властивості.

Метод ГІП може застосовуватися також при видаленні залишкової пористості в спечених виробах з тугоплавких сполук. При цьому пористість знижується практично до нуля, а також підвищуються міцнісні характеристики. ГІП тугоплавких сполук, зокрема карбідів, проводять при тиску до 100 МПа і температурі до 1900 ⁰С.

1 – підйомник затвора; 2 – піч; 3 – система індукційної конвекції; 4 – охолоджуваний кожух; 5 – система примусової конвекції; 6 – система газозабезпечення; 7 – система вакуумування; 8 – система електропостачання   Рисунок 72 – Схема установки для гарячого ізостатичного (газостатичного) пресування

Метод ГІП застосовуєтьтся при виготовленні виробів з нітриду кремнію, нітриду алюмінію, оксиду цирконію тощо. Ці матеріали перспективні для виготовлення ріжучого інструменту, зносостійких матеріалів, деталей газових турбін тощо. Звичайно вироби з вказаних матеріалів методом ГІП одержують розміщенням вихідного матеріалу (порошку або пресування) в скляну оболонку і нагрівом при зниженому тиску. Після розм'якшення скла тиск і температуру підвищують до необхідних значень.

Після ГІП оболонку видаляють хімічним травленням або токарною обробкою.

Механізм ущільнення порошкового матеріалу значно відрізняється від такого для випадків статичного пресування в пресформах, гідростатичного пресуваня та ізостатичного пресування в товстостінних еластичних оболонках. В основі процесу ущільнення при ГІП лежить пластична течія матеріалу під дією сил поверхневого натягу і сил, прикладених з зовні (тиск газу та іших середовищ, які ми розглянемо нижче). Головні закономірності ущільнення в основному аналогічні тим, які є при спіканні гарячим пресуванням, які звичайно розглядаються при навчанні студентів за фахом “Композиційні та порошкові матеріали, покриття ” в розділі "Спікання" і грунтовно викладені в монограії М.С. Ковальченка “Горячее прессование”. – М., Металлургия, 1989.– 340 с.