本发明属于粉末冶金，具体涉及一种基于石墨包套的金属粉末热等静压成形工艺及其应用。
背景技术：
1、热等静压近净成形工艺广泛应用于复杂形状制件的制造。现有的几种主要成形工艺包括随形外钢包套成形、内钢芯控形成形、内石墨芯控形成形以及陶瓷模包套工艺成形等。其中，随形外钢包套成形工艺因其制造简单和成本低廉而被广泛应用，但它仅适用于较为简单的毛坯件的近净成形，对于外形复杂的制件难以实现精确控形，并且成形后制件可能会出现不规则收缩，需要预留一定的加工余量以确保最终形状的精度。内钢芯控形成形工艺主要用于精确控制制件内部形腔的形状。对于具有复杂内腔形状的制件，去除钢芯通常需要采用化学腐蚀的方式，成本较高且效率低下。此外，腐蚀液可能对制件产生有害影响，且受到钢芯高温强度的限制，无法实现过于精细的控形。内石墨芯控形工艺虽然易于加工和去除，但由于石墨具有一定的孔隙率，无法精确控制内腔形状。通过预处理使石墨致密化后，可以制作成形芯进行控形，但仍需对制件外部形状进行机械加工。
2、对于随形外钢包套成形、内钢芯控形成形、内石墨芯控形成形等工艺的组合实现热等静压成形，一定程度上可以提高制件的成形精度，但是仍无法避免各自成形时的劣势，导致生产成本高、包套制作难度大、包套去除难度大、制件加工余量大、热等静压温度不宜过高等问题。
3、陶瓷模包套工艺成形是一种先进的热等静压近净成形技术。尽管国内的研究机构如中南大学和北京航空材料研究院进行了相关研究，但陶瓷模包套的制备技术非常复杂，尚未见到使用该工艺成功实现近净成形的产品案例。此外，陶瓷模包套生产过程中容易引入陶瓷夹杂物，影响产品质量。因此，急需提供一种金属粉末热等静压成形工艺，以解决随形外钢包套、内钢芯控形、内石墨芯控形等工艺的组合后的制件成形，及陶瓷模包套工艺成形存在的问题。
4、有鉴于此，特提出本发明。
技术实现思路
1、本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种基于石墨包套的金属粉末热等静压成形工艺及其应用，旨在克服上述技术问题，提供一种成本更低、制件精度更高、易于实现近净成形的工艺。
2、为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
3、一方面，本发明一种基于石墨包套的金属粉末热等静压成形工艺，具体步骤如下：
4、s1、设计并制作与制件形状放大尺寸相匹配的石墨包套，所述石墨包套采用孔隙率为30～35％的石墨块料制作而成，壁厚为5～8mm。
5、s2、将用以成形制件的金属粉末装入石墨包套中并震实封口，所述金属粉末粒度在15～250μm；所述金属粉末包括但不限于钛合金粉末、镍基粉末、铁基粉末中的一种；其中，钛合金粉末为镍铁含量低于1.5％的金属粉末，牌号有tc4、tc11、ta15、tc21、tc18、ta2等；镍基粉末为镍含量高于50％的金属粉末，牌号有gh4169、gh4099、fgh4097、gh3536、gh3625、gh3230等；铁基粉末为铁含量高于70％的金属粉末，牌号有304、316l、18ni300、17-4ph等；当金属粉末为镍基、铁基粉末时，需在石墨包套内表面电镀一层纯镍，电镀的纯镍层厚度为0.5～1mm；
6、s3、将封口后的石墨包套置于金属包套中心，石墨包套与金属包套之间的空隙填充陶瓷颗粒，所述陶瓷颗粒粒径为0.1～0.8mm；
7、s4、将装填完成的金属包套进行抽真空加热除气及密封；
8、s5、将密封后的金属包套进行热等静压处理，所述热等静压温度为850～1200℃，压力为100～150mpa，保温时间为2～5h；
9、s6、去除金属包套，敲碎陶瓷颗粒；
10、s7、加工或击碎去除掉石墨包套，即可得到近净成形的制件。
11、进一步，在热等静压成形过程中，石墨包套用于提供可均匀收缩的空间，保证在成形收缩后控制最终制件的形状，陶瓷颗粒基于其流动性以及耐高温性，在成形过程中用于将钢包套所受的压力均匀的传递给石墨包套。最终效果是，外钢包套受到压力收缩，经过陶瓷颗粒的压力传递，使石墨包套进行收缩，进而使得金属粉末致密成形。
12、另一方面，本发明提供一种如上所述基于石墨包套的金属粉末热等静压成形工艺的应用，所述基于石墨包套的金属粉末热等静压成形工艺应用于复杂形状制件或高性能要求制件的近净成形。
13、与现有技术相比，本发明提供的技术方案包括以下有益效果：
14、本发明金属粉末热等静压成形工艺通过设计石墨包套与金属包套的组合使用，有效解决了复杂形状制件精确成形的难题，减少了传统方法中因制件形状复杂而导致不规则收缩的问题，提高了制件尺寸精度和形状复杂度的适应范围；通过采用陶瓷颗粒填充和石墨包套的易去除特性，不仅简化了包套的去除过程，还有效减少了热等静压过程中可能引入的陶瓷夹杂物，提升了制件的纯净度和成品率；使用该工艺成形的制件表面具有较高的尺寸精度以及较好的表面粗糙度，满足大部分制件使用要求。本发明显著增强了热等静压成形技术在复杂形状零件制造中的应用效果，提升了成本效益比和制件的质量，为解决行业痛点提供了有效的解决方案。
1.一种基于石墨包套的金属粉末热等静压成形工艺，其特征在于，具体步骤如下：
2.根据权利要求1所述金属粉末热等静压成形工艺，其特征在于，所述金属粉末粒度为15～250μm。
3.根据权利要求1所述金属粉末热等静压成形工艺，其特征在于，所述金属粉末包括但不限于钛合金粉末、镍基粉末、铁基粉末中的一种。
4.根据权利要求3所述金属粉末热等静压成形工艺，其特征在于，在步骤2中，当金属粉末为镍基、铁基粉末时，需在石墨包套内表面电镀一层纯镍。
5.根据权利要求4所述金属粉末热等静压成形工艺，其特征在于，电镀的纯镍层厚度为0.5～1mm。
6.根据权利要求1所述金属粉末热等静压成形工艺，其特征在于，在步骤1中，所述石墨包套采用孔隙率为30～35％的石墨块料制作而成。
7.根据权利要求1所述金属粉末热等静压成形工艺，其特征在于，在步骤1中，所述石墨包套壁厚为5～8mm。
8.根据权利要求1所述金属粉末热等静压成形工艺，其特征在于，在步骤3中，所述陶瓷颗粒粒径为0.1～0.8mm。
9.根据权利要求1所述金属粉末热等静压成形工艺，其特征在于，在步骤5中，所述热等静压温度为850～1200℃，压力为100～150mpa，保温时间为2～5h。
10.基于权利要求1-9任一所述金属粉末热等静压成形工艺的应用，其特征在于，所述金属粉末热等静压成形工艺应用于复杂形状制件或高性能要求制件的近净成形。
