Für das Heißpressen wird eine kontrollierte Abfolge von Druck und Temperatur verwendet. Häufig wird der Druck nach einer gewissen Erwärmung angelegt, da das Anlegen von Druck bei niedrigeren Temperaturen nachteilige Auswirkungen auf das Teil und das Werkzeug haben kann. Die Heißpresstemperaturen sind mehrere hundert Grad niedriger als die normalen Sintertemperaturen. Und eine nahezu vollständige Verdichtung erfolgt schnell. Die Geschwindigkeit des Prozesses sowie die niedrigere erforderliche Temperatur begrenzen natürlich das Ausmaß des Kornwachstums.
Eine verwandte Methode, das Funkenplasmasintern (SPS), bietet eine Alternative zu externen resistiven und induktiven Heizmodi. Bei SPS wird eine Probe, typischerweise Pulver oder ein vorverdichtetes grünes Teil, in eine Graphitdüse mit Graphitstempeln in einer Vakuumkammer geladen, und ein gepulster Gleichstrom wird über die Stempel angelegt, wie in Abbildung 5.35b gezeigt, während Druck angelegt wird. Der Strom verursacht eine Joule'sche Erwärmung, die die Temperatur der Probe schnell erhöht. Es wird auch angenommen, dass der Strom die Bildung einer Plasma- oder Funkenentladung im Porenraum zwischen Partikeln auslöst, was die Reinigung der Partikeloberflächen und die Verbesserung des Sinterns bewirkt. Die Plasmabildung ist experimentell schwer zu verifizieren und wird diskutiert. Das SPS-Verfahren hat sich als sehr effektiv für die Verdichtung einer Vielzahl von Materialien, einschließlich Metallen und Keramiken, erwiesen. Die Verdichtung erfolgt bei niedrigerer Temperatur und ist schneller als bei anderen Verfahren abgeschlossen, was häufig zu feinkörnigen Mikrostrukturen führt.
Heißisostatisches Pressen (HIP). Heißisostatisches Pressen ist die gleichzeitige Anwendung von Wärme und hydrostatischem Druck, um einen Pulverkompakt oder ein Teil zu verdichten und zu verdichten. Das Verfahren ist analog zum isostatischen Kaltpressen, jedoch mit erhöhter Temperatur und einem Gas, das den Druck auf das Teil überträgt. Inertgase wie Argon sind häufig. Das Pulver wird in einem Behälter oder einer Dose verdichtet, die als verformbare Barriere zwischen dem Druckgas und dem Teil wirkt. Alternativ kann ein Teil, das bis zum Porenverschluss verdichtet und vorgesintert wurde, in einem „behälterlosen“ Prozess HIP-fähig gemacht werden. HIP wird verwendet, um eine vollständige Verdichtung in der Pulvermetallurgie zu erreichen. und Keramikverarbeitung sowie einige Anwendungen bei der Verdichtung von Gussteilen. Das Verfahren ist besonders wichtig für schwer verdichtbare Materialien wie feuerfeste Legierungen, Superlegierungen und Nichtoxidkeramiken.
Die Container- und Verkapselungstechnologie ist für den HIP-Prozess von wesentlicher Bedeutung. Einfache Behälter wie zylindrische Metalldosen werden verwendet, um Knüppel aus Legierungspulver zu verdichten. Komplexe Formen werden mithilfe von Containern erstellt, die die endgültigen Teilegeometrien widerspiegeln. Das Behältermaterial wird so ausgewählt, dass es unter den Druck- und Temperaturbedingungen des HIP-Prozesses dicht und verformbar ist. Behältermaterialien sollten auch mit dem Pulver nicht reaktiv und leicht zu entfernen sein. Für die Pulvermetallurgie sind Behälter aus Stahlblechen üblich. Weitere Optionen sind Glas und poröse Keramik, die in eine Sekundärmetalldose eingebettet sind. Die Einkapselung von Pulvern und vorgeformten Teilen aus Glas ist bei keramischen HIP-Prozessen üblich. Das Befüllen und Evakuieren des Containers ist ein wichtiger Schritt, für den normalerweise spezielle Vorrichtungen am Container selbst erforderlich sind. Einige Evakuierungsprozesse finden bei erhöhter Temperatur statt.
Die Schlüsselkomponenten eines Systems für HIP sind der Druckbehälter mit Heizgeräten, Gasdruck- und Handgeräte sowie Steuerelektronik. Abbildung 5.36 zeigt ein Beispielschema eines HIP-Aufbaus. Es gibt zwei grundlegende Betriebsarten für einen HIP-Prozess. Im Heißlademodus wird der Behälter außerhalb des Druckbehälters vorgewärmt und dann beladen, auf die erforderliche Temperatur erwärmt und unter Druck gesetzt. Im Kaltlademodus wird der Behälter bei Raumtemperatur in den Druckbehälter gestellt; dann beginnt der Heiz- und Druckzyklus. Druck im Bereich von 20–300 MPa und Temperatur im Bereich von 500–2000 ° C sind üblich.
Post-Zeit: 17.11.2020