洛斯阿拉莫斯国家实验室
实验室科学家陈伶俐·穆斯科演示了P-HIP工艺的粉末装载
鸣谢:洛斯阿拉莫斯国家实验室 如果一个咖啡杯在与重力的意外接触中失败了，它的替代品就在几美元之外
但不是所有的陶瓷或金属都能承受失败——核反应堆内部的精密部件、飞机内部的涡轮发动机、保护士兵头部和颈部的防弹衣
为了满足几乎不能容忍故障的工业应用的需求，洛斯阿拉莫斯国家实验室的研究人员开发了一种近净成形制造技术，以更有效地生产更高质量、更可靠的部件
新型伪热等静压(P-HIP)技术能够使用具有近净成形能力的单轴热压制造复杂形状，这意味着产品非常接近其最终形状
“这对陶瓷和粉末冶金行业来说是一个变革性的概念，”该实验室制造科学组的研究员Chris Chen说
近100年来，陶瓷和金属粉末的热压一直用于生产各种各样的高级陶瓷和材料
然而，自从该技术最初被开发以来，几乎没有实现改进，并且诸如性能质量和可以制造的形状的多样性的限制是持续的挑战，尤其是在单轴热压中
" 提高性能的改进流程 P-HIP概念改进了通过常规单轴热压获得的形状，在常规单轴热压中，外部压力在高温下从顶部和底部施加在材料上
在这种类型的传统热压中，只能获得简单的形状，例如圆柱体、立方体和圆盘
进一步改进形状——例如，一个薄壁的可认证测试对象——需要耗费能量和时间的机械加工
P-HIP还改进了无压烧结，这是一种无需任何外部压力即可制造部件的流行技术
与P-HIP工艺相比，通过无压烧结生产的部件往往具有更高的孔隙率或空隙空间，这导致性能降低
实验室科学家克里斯·陈(Chris Chen)和陈伶俐·穆斯科检查通过P-HIP工艺开发的可认证测试对象
鸣谢:洛斯阿拉莫斯国家实验室 陈和他的团队在洛斯阿拉莫斯先进陶瓷加工实验室工作了几年，开发了一种近净形P-HIP来生产高性能陶瓷或金属，这些陶瓷或金属具有多种重要特性的组合:多功能和复杂的形状、高密度、均匀的密度分布和最少的加工量
产品增强的机械性能意味着更高的强度以承受严重的压力并存活更长时间，更好的电性能提供更好的导电性，更强的磁性意味着更强的磁性，等等
“我们发现，P-HIP可以优于其他制造技术，包括传统的热压，注浆，冷等静压，挤压，注射成型和添加制造，”陈说
“P-HIP技术提供了高附加值，并将提高国家和各行各业关键部件的性能和可靠性
" 具有变革性应用的过程 P-HIP技术使用石墨薄片、六方氮化硼粉末或其他合适的固体润滑剂来代替传统热压中使用的固体石墨冲头
固体润滑剂可以容易地滑动，将应力从高应力集中区域重新分布到低应力集中区域，这是一种自应力释放作用
石墨薄片或六方氮化硼粉末润滑剂可以承受高达3000摄氏度的温度
该方法提供了基本均匀的压力，该压力可以产生近终形部件，该部件还具有更均匀地分布在整个部件中的高密度
由P-HIP技术生产，碳化硼可认证测试对象的俯视图和仰视图
鸣谢:洛斯阿拉莫斯国家实验室 该工艺生产出更坚固、更复杂、更可靠的零件，废品率更低，节省精加工的能源、时间和成本
P-HIP可以很好地应用于制造防摔咖啡杯
但其最具变革性的应用可能是那些失效成本极高的材料，如石油和钻井零件、涡轮发动机、核反应堆部件；或者根本不能失败，例如士兵的头部保护装置、飞机引擎或卫星设备
最终，这项技术不仅可以用金钱来衡量它的节约，还可以用环境健康和人类安全的提高来衡量
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