熱間静水圧プレス

熱間静水圧プレス( HIP ) は、金属の多孔性を減らし、多くのセラミック材料の密度を高めるために使用される製造プロセスです。これにより、材料の機械的特性と加工性が向上します。

このプロセスは、廃棄物の形態を生成するために使用できます。焼成された放射性廃棄物（添加物を含む廃棄物）は、薄壁の金属容器に詰められます。吸着されたガスは高熱で除去され、残りの材料は熱サイクル中にアルゴンガスを使用して最大密度まで圧縮されます。このプロセスにより、スチール製の容器を縮小して、廃棄容器内および輸送中のスペースを最小限に抑えることができます。これは、1950年代にバテル記念研究所で発明され^{[1] 、1960年代から}潜水艦の核燃料の準備に使用されています。また、不活性セラミックの準備にも使用されており、アイダホ国立研究所は放射性セラミック廃棄物の形態の強化にこれを検証しました。ANSTO （オーストラリア原子力科学技術機構）は、モリブデン99の製造から生じる廃棄放射性核種を固定化するプロセスの一部としてHIPを使用しています。^[2]

HIPプロセスでは、高圧容器内で部品を高温と等圧ガス圧の両方にさらします。これは、部品が室温で維持される冷間等圧プレス（CIP）とは異なります。^[3]最も広く使用されている加圧ガスはアルゴンです。材料が化学反応しないように不活性ガスを使用します。金属の選択により、化学反応の悪影響を最小限に抑えることができます。必要な酸化還元条件に応じて、ニッケル、ステンレス鋼、軟鋼、またはその他の金属を選択できます。チャンバーが加熱され、容器内の圧力が上昇します。多くのシステムでは、必要な圧力レベルを達成するために、関連するガスポンプを使用しています。材料にはあらゆる方向から圧力がかかります（したがって、「等圧」という用語が使用されます）。

鋳物を処理する場合、この方法によって金属粉末を圧縮固体にすることもできます。不活性ガスは 7,350 psi (50.7 MPa) から 45,000 psi (310 MPa) の間で適用されますが、15,000 psi (100 MPa) が最も一般的です。処理の浸漬温度は、アルミニウム鋳物の 900 °F (482 °C) からニッケルベースの超合金の 2,400 °F (1,320 °C) までの範囲です。鋳物を HIP で処理すると、熱と圧力を同時に適用して、塑性変形、クリープ、拡散結合の組み合わせによって内部の空隙と微細多孔性が除去されます。このプロセスにより、部品の疲労耐性が向上します。主な用途は、微小収縮の低減、粉末金属、セラミック複合材、金属クラッディングの固化です。熱間等方圧プレスは焼結（粉末冶金）プロセスの一部として、また金属マトリックス複合材料の製造にも使用され、^[4]積層造形法 の後処理にもよく使用されます。^[5]

• 欧州粉末冶金協会 (EPMA) - 熱間等方圧プレス EPMA HIP 情報ページ