金屬3D打印工藝尚未達到制造無缺陷的地步，如今最好的設備商也難以完全解決打印過程中存在的金屬蒸發(fā)、氧化、球化、熱應力變形等問題。雖然當前零件的致密度、強度以及表面質(zhì)量都可以達到比較理想的水平，但對于金屬打印尤其是SLM工藝制件內(nèi)部仍舊容易存留孔隙并存在應力開裂的問題，直接制造的零件仍需要借助傳統(tǒng)的手段進行處理，包括致密化和、去除應力等。
在這些后處理手段當中，熱等靜壓是一項極為重要的步驟，無論是航天還是醫(yī)療都不可省卻。熱等靜壓（簡稱HIP）是將制品放置到密閉的容器中，向制品施加各向同等的壓力，同時施以高溫，在高溫高壓的作用下，制品得以燒結和致密化。那么，熱等靜壓過程帶來了什么呢？
1. 致密化消除缺陷
在高溫下金屬材料強度極低、塑性極好，有孔洞區(qū)域的金屬受到外界氣體壓力的作用發(fā)生塑性變形，孔洞區(qū)域金屬相互接觸發(fā)生冶金結合使孔洞消失，各個部位均能完成致密化。
2. 改善組織形態(tài)
熱等靜壓過程的高溫加熱相當于退火，可消除SLM過程中由于冷卻速度快而形成的過冷組織或亞穩(wěn)定組織，轉變形成高溫退火形態(tài)組織。
3. 改善力學性能
熱等靜壓前后材料的力學性能也發(fā)生明顯的變化。無論是SLM還是EBM，熱等靜壓后材料的強度都有下降的趨勢，塑性會升高，尤其是對SLM工藝的材料更為明顯。材料的硬度也會隨著HIP發(fā)生變化，HIP后硬度會下降5～10%。整體上，熱等靜壓可以改善材料的韌性和抗疲勞裂紋擴展的能力。
研究發(fā)現(xiàn)，熱等靜壓在降低晶格結構的孔隙率方面也是有效的，4mm晶胞尺寸對HIP的響應更大，空隙體積比降低了40%，而2mm晶胞尺寸樣品的空隙體積比僅降低了22%。還觀察到基于樣品的晶胞尺寸的孔隙率變化。具有4mm晶胞的HIP樣品的孔隙率降低了57%，2mm晶胞尺寸的樣品的孔隙率減少了44%。
熱等靜壓前后的孔隙率變化
熱等靜壓技術的常見應用包括增材制造零部件的缺陷修復（孔隙融合），粉末燒結，不同類型金屬或者合金的擴散粘結。針對于航空航天、醫(yī)療、船舶的應用，有必要采用這項技術優(yōu)化材料性能、提高零件壽命。而且一臺熱等靜壓設備可以服務多臺打印機。
3D打印的高溫合金斷裂性能的各向異性影響其在航空航天領域的進一步應用，這與材料的晶粒形貌、晶界狀態(tài)以及析出相的形貌和位置密切相關。經(jīng)過全新設計的熱等靜壓+固溶+時效后處理，使LPBF制造的垂直和水平試樣的IN718高溫合金常溫拉伸性能均保持在較高水平，650°C和690MPa下的高溫平均斷裂壽命分別達到173和131小時，滿足相關標準要求。
IN718常溫下的拉伸性能測試
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盡管熱等靜壓技術能夠消除零件內(nèi)部缺陷，但該技術的使用仍須具備多項條件，文中所揭示的僅僅是熱等靜壓的優(yōu)點。依賴后處理手段解決金屬打印內(nèi)部缺陷僅僅是一種途徑，技術的發(fā)展還應從內(nèi)部工藝調(diào)整，往無缺陷的方向努力。
