Введение

Горячее изостатическое прессование (HIP) – это технологический процесс, используемый для снижения пористости металлов и повышения плотности многих керамических материалов. Это улучшает механические свойства и обрабатываемость материала. Процесс может применяться для производства форм для захоронения отходов. Кальцинированные радиоактивные отходы (отходы с добавками) упаковываются в тонкостенный металлический контейнер. Адсорбированные газы удаляются при высокой температуре, а оставшийся материал сжимается до полной плотности с использованием аргона в течение цикла нагрева. Этот процесс позволяет уменьшить габариты стальных контейнеров для минимизации занимаемого ими пространства при транспортировке и захоронении. Он был изобретен в 1950-х годах в Институте памяти Баттел и с 1960-х годов используется для подготовки ядерного топлива для подводных лодок. Он также применяется для изготовления неактивной керамики, а Национальная лаборатория Айдахо подтвердила его эффективность для консолидации радиоактивных керамических отходов. ANSTO (Австралийская организация по ядерной науке и технологиям) использует HIP в рамках процесса иммобилизации радионуклидных отходов, образующихся при производстве молибдена-99. Процесс HIP подвергает деталь одновременно повышенной температуре и изостатическому давлению газа в герметичной емкости высокого давления. Аргон является наиболее широко используемым газом для создания давления. Используется инертный газ, чтобы избежать химических реакций с материалом. Выбор металла может минимизировать негативное влияние химических реакций. В зависимости от требуемых окислительно-восстановительных условий могут быть выбраны никель, нержавеющая или углеродистая сталь, или другие металлы. Нагрев камеры приводит к повышению давления внутри сосуда. Многие установки используют газовые насосы для достижения необходимого уровня давления. Давление прикладывается к материалу со всех сторон (отсюда термин "изостатическое"). Для обработки отливок металлические порошки также могут быть преобразованы в компактные твердые тела этим методом, при этом наиболее часто используется инертный газ. Температуры пропитки процесса варьируются от для алюминиевых отливок до для никелевых суперсплавов. При обработке отливок с помощью HIP одновременное воздействие тепла и давления устраняет внутренние поры и микропористость за счет сочетания пластической деформации, ползучести и диффузионного соединения, что повышает усталостную прочность детали. Основные области применения – снижение микроусадки, консолидация порошковых металлов, керамических композитов и металлических покрытий. Таким образом, горячее изостатическое прессование также используется в процессе спекания (порошковая металлургия) и для изготовления композитов на металлической матрице, часто применяясь для последующей обработки при аддитивном производстве.