熱壓鑄是一種結合高溫與壓力成型的先進制造工藝，以下是其核心要點及技術解析：

一、基本定義與原理

本質：在加熱條件下對材料施加高壓，使其充滿模具型腔并在受控環境中固化/燒結的工藝方法。
關鍵區別：相較于傳統冷壓鑄（常溫下施壓），熱壓鑄通過外部加熱顯著降低材料變形抗力，提升流動性，從而實現更復雜的結構成型。

二、典型應用領域及材料體系

粉末冶金領域（主流場景）

適用材料：金屬粉末（鐵基、銅基、不銹鋼等）、陶瓷粉末、硬質合金混合料

工藝特征：將粉末預壓坯置于石墨坩堝內，加熱至半熔融狀態（低于完全熔化溫度），再用沖頭施加高壓完成最終成型。

優勢：

消除傳統冷壓產生的彈性后效，尺寸精度更高

突破高熔點金屬（如鎢、鉬合金）的成型限制

抑制晶粒長大，改善力學性能（抗拉強度提升20%-40%）

高分子材料領域

適用材料：熱固性塑料（酚醛樹脂、環氧樹脂）、橡膠

工藝變體：稱為”熱壓成型”，通過電熱平板對預浸料施加15-30MPa壓力并加熱至樹脂交聯溫度（160-200℃）。

典型產品：電路板基材、摩擦片、密封件

三、核心工藝參數對比表

參數項	傳統冷壓鑄	熱壓鑄
工作溫度	室溫	材料熔點的60%-85%
成型壓力	100-500MPa	300-1500MPa
保壓時間	幾秒	持續至完全固化
模具材質	工具鋼	耐高溫合金（H13鋼）
收縮率控制	±0.5%	±0.2%（精密級可達±0.1%）

四、技術優勢與局限

優勢矩陣

幾何自由度：可成型長徑比＞10:1的薄壁深孔結構（傳統工藝極限為6:1）

材料適應性：成功應用于難熔金屬（鉭、鈮合金）、金屬間化合物（TiAl）等新型材料

性能提升：WC-Co硬質合金熱壓鑄件硬度可達HRA92，接近理論密度值

綠色制造：相比鍛造工藝節能40%，材料利用率達98%以上

技術瓶頸

設備成本：進口熱壓鑄機價格是普通壓鑄機的3-5倍

氧化控制：高溫下金屬易氧化，需采用氬氣保護或真空環境

脫模難度：收縮率減小導致脫模力增大，需配備專用頂出系統

生產節拍：單件周期較冷壓延長30%-50%

五、典型工藝流程（以鎢合金漁墜為例）

混粉制備：W粉+NiFe粘結相按質量比90:10球磨混合

預成型：冷等靜壓制成φ25×40mm圓柱坯體

熱壓鑄：

裝爐溫度：1450℃（鎢熔點3422℃）

施壓時機：物料達到塑性狀態時快速加壓至850MPa

保壓時間：15分鐘（完成擴散焊接）

后處理：線切割→表面噴砂→應力退火（800℃/2h）

六、行業應用案例

行業	典型零件	性能指標改進
航空航天	渦輪盤葉片	疲勞壽命↑300%
醫療器械	鈦合金骨科植入物	生物相容性達標
電子通訊	Cu-W散熱基板	導熱系數≥280W/m·K
新能源	SiC功率模塊外殼	耐溫性達650℃

七、未來發展趨勢

智能溫控系統：采用紅外測溫+PID閉環控制，溫度波動≤±5℃

復合場輔助：引入電磁場/超聲振動改善致密化過程

近凈成形技術：通過有限元模擬實現余量＜0.5mm的精密成型

綠色化改造：開發水基脫模劑替代傳統石墨乳劑

總結建議

熱壓鑄技術特別適合解決以下工程難題：

難變形金屬的復雜形狀成型

高致密度要求的異形零件（相對密度＞99%）

多組分復合材料的均勻分布

需同時滿足高強度和高精度的關鍵部件

對于有類似需求的企業，建議優先開展工藝驗證：從實驗室級設備開始測試材料配方和工藝窗口，再逐步放大至量產規模。