摘要: 问　现在有多少公司在用热等静压生产粉末冶金产品？设备情况怎样？ 答　热等静压工艺是1955年美国 Batelle 实验室最先发展的，现在已经在世界范围内越来越多的领域中应用。 　　热等静压最早用于核动力工厂中扩散粘结燃料元件，现在随着设备及其它重要领域的应用而发展。热等静压主要用在以下三个方面。 　　1）在锻造不锈钢 、钛、铝合金和镍和钴的高合金中的缺陷-修复。“缺陷-修复”的意思是消除内部孔和微裂纹。“涡轮叶片修复”已在气轮机叶片上应用多年，叶片需要暴露在高温气体和承受高的应力。这是热等静压的一个重要领域。叶片的工作环境会造成产生蠕变孔洞及晶间微裂纹。利用热等静压工艺可将孔洞与裂纹消除，使叶片恢复到原来的状态。 　　2）在真空密封的包套内固结金属粉末。这可以使坯料重量达几吨或成为近终形零件。 　　最早的粉末冶金热等静压坯料都是高合金的高速钢和工具钢。现在大尺寸高合金钢近终形零件的产量正在增加，特别是用于石油化工和能源动力工业，也有海洋方面的应用。 　　热等静压还可用于消除硬质合金中的孔洞，特别是大型元件，例如轧辊。 　　3）对两种不同金属进行扩散粘结 　　热等静压最重要的用途是缺陷-修复和粉末固结。目前，全世界大约有1000台热等静压设备，但至少有800台属于实验室 规模，将近200台设备用于半成品、近终形、成品零件的生产。 问　粉末冶金界如何看待热等静压设备的安全性？ 答　这个问题是由1998年7 月当时世界上最大的热等静压设备发生的重大事故引起的。幸好当三个操作者从工厂脱险时没有受到严重伤害。当时设备相对较新而且相对使用寿命而言 才仅仅使用很少的周期。热等静压设备是整体锻造的，这样就增加了对它完全性的考虑。因此热等静压公司已经提高了安全性与监控测量来避免类似事件发生。 　　这次事件的另一个影响是用户开始认为热等静压设备的大部分应力用高强度钢丝 承担为好。热等静压的 液缸是锻造钢制造的，并用径向预应力钢丝缠绕；而外部框架，是用轴向预应力钢丝缠绕，这样热等静压设备可以减轻重量并且设备周期疲劳特性容易确定。如果有裂 纹发生（例如在液缸上），结果不会是爆炸破坏而是在压力下漏气。 问　用压制和烧结粉末冶金法生产铁基和有色金属近终形零件既经济又方便，我没有看到用热等静压方法（熔化—粉末生产—装包套—热等静压）来生产大尺寸高速钢的优势。如果熔化然后锻造，那么既省时间成本又低，是很方便的方法。 答　在很多方面，选择热等静压生产高速钢有一些很重要的原因。在传统的铸造锻造高速钢中，粗大碳化物的偏析是公知的问题。热等静压方法用惰性气体（氮）雾化细粉，细粉具有均匀细小的显微组织，采用快速凝固方法，而且其中包括细小的碳化物。在 随后的热等静压和热加工过程中有一些碳化物的长大。热锻后 的组织仍然细小均匀且各向同性，这样粉末冶金高速钢比传统的高速钢在相同硬度条件下强度、韧度、延展性高。 　　由于粉末冶金高速钢的各向同性，在 硬化刀具中，变形较小，粉末冶金高速钢的耐磨性较高。已经开发出一些新牌号的粉末冶金高速钢，这些牌号合金含量高，用传统熔炼—铸造—锻造方法无法生产。粉末冶金高速钢的热工作性能也比相应的铸造材料好。在许多情况下，切削刀具、冷作和热作模具、塑性成形模具的终端用户会发现，用粉末冶金高速钢或工具钢可以较大程度地提高工具寿命。 问　粉末高速钢与普通粉末冶金铁基零件相比重要性是什么？ 答　铁基粉末冶金零件与半成品可用许多方法制造，包括单轴压制和烧结、热等静压、热挤压、粉末锻造和金属注射成形。 　　下表是2000年在世界范围内相关产品的产量：　　可以很明显看出，在粉末高速钢和工具钢的固结中，热等静压工艺占有优势。许多大块的粉末高速钢坯料也通过单轴压制水雾化粉末然后进行超固相线烧结达到接近全密度。一个主要的应用是用于轿车发动机中的粉末高速钢阀座组合件。 粉末冶金铁基 零件/吨 粉末高速钢 和工具钢/吨 热等静压（坯料和近终形） 挤压 粉末锻造 单轴压制和烧结 金属注射成形 14 000 1 500 30 000 600 000 1 500 12 000 50 — 2 000 10 问　从材料观点看，热等静压粉末高速钢的发展趋势如何？ 答　近几年来，全致密的粉末高速钢和工具钢有了很大的发展。这些发展主要如下： 　　1）增加了碳化物形成元素的含量，而在传统的铸锻合金中无法制造。粉末冶金材料在许多应用场合显示出了高性能。 　　2）可以添加0.2%～0.3%质量分数的硫。这样可提高切削性、生产效率和表面精度，例如，齿轮切割刀具等其它产品。 　　3）生产符合不同要求的最佳粉末冶金合金，例如木工工具和压粉工具。为满足用户的目的，需要将显微组织、基体与碳化物的性能最佳配合，粉末冶金工艺可以使碳化物成分、数量、大小分布不同，因此，粉末高速钢和工具钢可以优化成既具有细碳化物分布的高疲劳强度又具有粗碳化物的耐磨性。 　　4）粘结碳化物的研究热点是湿法冶金生产纳米高速 钢和工具钢。 　　5）提高工艺性能，最主要的是降低氧化物含量。这可以显著提高强度和性能。 　　6）通过添加碳化物 或氮 化物例如 TiN、VC、WC和TiC强化粉末高速钢。这就填补了粘结碳化物/陶瓷和粉末高速钢性能上的空白。