热等静压技术在镍基铸造高温合金领域的应用研究

骞磊 北京航空材料研究院先进高温结构材料重点实验室

镍基铸造高温合金作为航空发动机制造中的重要材料之一，其在能源工业和航天等多个领域中都得到了有效应用，这种材料的稳定性直接影响着我国航天和能源等工业的发展，所以需要加强热等静压技术在高温合金制造的应用，强化高温合金的综合性能，对其进行有效改进。基于此，本文对热等静压技术在镍基铸造高温合金领域中的应用情况进行了分析。

一、热等静压对铸造高温合金组织的影响

首先，技术人员在对热等静压技术进行应用时，需要明确不同的HIP 参数对高温合金铸件孔隙率带来的影响。其次，由于在热等静压中会涉及工艺参数，如温度和保压时间等，并且不同工艺参数在提高铸件组织致密性等方面也存在非常大的差异性。就拿温度来说，如果在具体的操作中，热等静压温度高于γ’相溶解温度，这个时候镍基单晶高温合金就会出现软化，其本身的塑性也会显著提高，有利于孔洞的闭合[1]。

但是，当温度接近合金固相线温度的时候，技术人员需要注意，此时材料内部会有再结晶以及初熔的风险。因此，在应用热等静压技术时，需要注意针对不同的合金材料特性及产品结构对铸件热等静压工艺参数进行分析研究，寻找最优解。

热等静压处理还会对合金的组织性能控制带来影响，所以需要结合实际的操作情况，选择出工艺参数的最优匹配方案，只有完成上述方案才可以获得综合性能好的高温合金铸件，进而充分发挥热等静压技术的优势。技术人员对单晶高温合金进行了分析，主要对其中的温度进行了控制，通过对显微疏松等情况的影响，实现对热等静压处理技术地合理应用，解决其中的质量问题。因此，在应用热等静压技术处理合金时，需要注意对参数和温度等因素的控制，进一步提高热等镍基铸造高温合金的质量。

二、热等静压技术在高温合金领域中的应用

（一）高温合金

在对热等静压技术进行应用时，需要注意其工艺特性，其主要特点为高温高压，让金属、陶瓷制品经受各向同等压力。在科学技术不断发展的背景下，铸造高温合金的铸件服役环境也越来越严格，其结构也越来越精密复杂，对高温合金铸造技术也提出了新要求。

然而，受到一些客观因素的影响，所以在具体的高温合金铸造过程中，还存在疏松等孔洞类缺陷，如果不对其进行有效控制，就会导致合金综合力学不断下降。因此，需要加强热等静压技术在其中的应用，让合金的密度可以达到理论密度的99.7%，发挥材料本身的综合性能，优化精铸件生产流程[2]。

但是，在这些疏松闭合的时候，可能会出现再结晶问题，并且再结晶前后的组织和形貌也是完全不同的，这在一定程度上大大降低了合金的性能。因此，需要应用热等静压处理技术对高温合金进行处理，预防其在闭合的同时，出现再结晶。

在20 世纪80 年代，还陆续出现了一些热等静压技术在等轴晶合金领域的应用报道，此技术可以提高等轴晶铸件组织性能，同时可以作为铸件内部孔洞缺陷的补救措施，提高等轴晶高温合金铸件的冶金合格率。

（二）单晶高温合金恢复处理中的应用

如今，在我国整体经济水平不断提高的背景下，制造业中的设备和材料也越来越多。高温合金是航空发动机和燃气轮机制造过程中的主要部件，需要分析这些部件的特点，应用新技术提高这些部件的稳定性。由于高温合金可以高温下承受复杂的应力，所以其在具体的应用中，可以提高整体结构的稳定性，但是这种部件在使用中也会产生组织上的损伤，要对其进行及时更换，对已损伤的材料进行修复[4]。

热等静压技术是一种新型的材料处理技术，其不仅可以让材料在高温高压下出现塑性变形。还可以增强元素的扩散能力，可以促进金属材料损伤的修复。

三、热等静压技术的发展

热等静压处理技术虽然可以提高高温合金的综合力学性能，但是其工艺过程效率比较低。如，Avure 公司的设备制造商，采用了预热热等静压工艺对镍基铸造高温合金进行了相关的处理，其生产周期降低到了 5h以下[5]。

因此，为了保证此技术应用的有效性，目前在大型的热等静压设备中都会融入URC（预热热等静压工艺）技术，提高工作效率，并且最近几年发展起来的液态介质热等静压技术也在高温合金领域得到了一定的应用。这种技术主要是利用熔盐类物质作为制造中的介质，不仅可以降低生产成本，本身的安全性也是非常高的。

四、结束语

现如今，加强热等静压技术在镍基铸造高温合金领域的有效应用，为我国制造行业的发展提供了更多的优势。这种技术不仅可以提高合金的力学性能，还能够延长铸件的使用寿命。但是，当前我国对热等静压技术的研究还处于探索阶 段，要想发挥此技术的最大价值，还需要在压力、温度和时间等多个方面，对其进行进一步的研究，从而保证镍基铸造高温合金应用的可靠性。