◉ 在高溫應(yīng)力釋放過程中從大約1050MPa降至950MPa

（= 根據(jù)AMS 2801在700-800°C退火）

◉ 高溫HIP>900°C從大約1050MPa降至900MPa

（根據(jù)ASTM F2924-14，此時(shí)發(fā)生馬氏體完全分解。）

低溫HIP的最小化軟化

Quintus與合作伙伴[8,9]一起開發(fā)、評估并實(shí)現(xiàn)了一種新型低溫HIP循環(huán)，該循環(huán)針對非常細(xì)小的“打印”的L-PBF Ti6Al4V微觀組織進(jìn)行了優(yōu)化。其基本概念是通過盡可能降低HIP溫度來實(shí)現(xiàn)極大程度的降低高溫軟化，并通過增加壓力來補(bǔ)償溫度的降低。

T.Kosonen [8]證實(shí)，這種新的低溫HIP工藝可以實(shí)現(xiàn)與在800°C（950MPa）高溫下進(jìn)行應(yīng)力釋放處理大致相同的屈服強(qiáng)度，但結(jié)合缺陷致密化后隨之而來的是高周疲勞抗性（HCF）。在應(yīng)力幅值為750MPa的測試中發(fā)現(xiàn)[1]，經(jīng)820°C的低溫HIP工藝處理后，L-PBF Ti6Al4V在N=107時(shí)的高周疲勞抗性均達(dá)到了理論最大值790MPa，但裕值很窄。

如果允許斷裂延伸率<12%，使用最大含氧量（2000µg>1000MPa的更高水平。

圖5a：L-PBF Ti6Al4V的打印態(tài)組織，顯示為幾乎100%針狀 α’ 馬氏體和一些納米級殘留β

圖5b：820°C低溫HIP后的微觀組織，顯示為α’分解為細(xì)小的片狀α和α+β相

雖然缺乏實(shí)驗(yàn)證據(jù)，但從圖5a和圖5b的對比可以看出，壓力從100MPa升到200MPa，不僅為了實(shí)現(xiàn)孔隙的完全致密化，補(bǔ)償了溫度從920°C降到800°C；而且根據(jù)勒夏特列原理，相較于bcc結(jié)構(gòu)的β相，穩(wěn)定了更多的體積的更小的hcp α相，從而有助于在HIP過程中保持細(xì)小的層狀組織。

高壓熱處理可同時(shí)進(jìn)行Ti6Al4V的HIP和STA熱處理

有時(shí)也會(huì)無法成功進(jìn)行低溫HIP，例如典型缺陷或最大缺陷尺寸大于300µm [13]時(shí)。這不僅在鑄件中是如此，在使用所謂的“高速”構(gòu)建參數(shù)時(shí)也是如此。D. Herzog發(fā)現(xiàn)當(dāng)采用高速打印工藝時(shí)，當(dāng)體積能量減少超過1.7倍，“打印”的密度有顯著下降，并伴隨著缺陷的大小從<100µm跳到數(shù)百微米[14]，這使低溫HIP工藝不能完全致密化。

針對這類應(yīng)用，Quintus開發(fā)了高壓熱處理（HPHT）工藝，實(shí)質(zhì)上是在HIP爐中加入高壓氣淬（HPGQ）裝置。HPHT與傳統(tǒng)的HPGQ的區(qū)別在于氬冷卻氣體在大約1500bar和15bar時(shí)的密度、速度、熱容和熱導(dǎo)率有所不同。簡化對流換熱系數(shù)α與冷卻氣體的Prandtl和Reynolds數(shù)的相關(guān)關(guān)系（如Wakao或Gnielinski關(guān)聯(lián)式），可以認(rèn)為HPHT下的冷卻氣體密度約是HPGQ的100倍，而（強(qiáng)制對流冷卻氣流）氣體速度則相反。

結(jié)果表明，在1500bar HPHT爐和15bar HPGQ爐中，氣淬速率相似，為>1000 K/min，傳熱系數(shù)α >500 W/（m2K），使得同時(shí)進(jìn)行Ti6Al4V的HIP和STA（固溶處理和時(shí)效）熱處理成為可能。對于Ti6Al4V，AMS2801指定了STA使用水或聚合物淬火，這與A. Rottstegge發(fā)現(xiàn)的HPHT淬火強(qiáng)度介于油淬和水淬之間的結(jié)果很吻合[15]。

HPHT（HIP+STA）工藝能通過兩種抵消的硬化機(jī)制來補(bǔ)償通常HIP溫度范圍在895-955°C時(shí)由于馬氏體分解和初生α片層粗化引起的材料軟化：

◉ 快速冷卻速率導(dǎo)致880°C以上的溫度下形成的β相轉(zhuǎn)變成α’/α”馬氏體和納米級的雙層狀α+β組織，而不是較軟的平衡態(tài)微觀組織。