热等静压技术(hot isostatic pressing，简称HIP)

HIP ，是一种在高温和高压同时作用下，使物料经受等静压的工艺技术，它不仅用于粉末体的固结．传统粉末冶金工艺成型与烧结两步作业一并完成，而且还用于工件的扩散粘结，铸件缺陷的消除，复杂形状零件的制作等。在热等静压中，一般采用氩、氨等惰性气体作压力传递介质，包套材料通常用金属或玻璃。工作温度一般为1000~2200℃ ，工作压力常为100~200MPa。

等静压技术作为一种成型工艺，与常规成型技术相比，具有以下特点：a．等静压成型的制品密度高，一般要比单向和双向模压成型高5 ～l5 。热等静压制品相对密度可达99 8%～99．09% 。

b．压坯的密度均匀一致。在模压成型中，无论是单向、还是双向压制，都会出现压坯密度分布不均现象。这种密度的变化在压制复杂形状制品时，往往可达到10% 以上。这是由于粉料与钢模之间的摩擦阻力造成的。等静压流体介质传递压力，在各方向上相等。包套与粉料受压缩大体一致，粉料与包套无相对运动，它们之间的摩擦阻力很少，压力只有轻微地下降，这种密度下降梯度一般只有1% 以下，因此，可认为坯体密度是均匀的。

c-因为密度均匀．所以制作长径比可不受限制，这就有利于生产棒状、管状细而长的产品。

d．等静压成型工艺，一般不需要在粉料中添加润滑剂，这样既减少了对制品的污染，又简化了制造工序。

e．等静压成型的制品，性能优异，生产周期短，应用范围广。等静压成型工艺的缺点是，工艺效率较

低，设备昴贵。本文着重介绍冷等静压技术的应用，以及冷等静压设备的一些情况。

冷等静压成塑有湿袋法和干袋法两种．相应地等静压机的结构也有所不同。

将粉末装入塑性袋，直接打入液体压力介质，和液体相接触．因此称湿袋法。这种方法可任意改变塑性包套的形状和尺寸．制品灵活性很大．适用于小规模生产。每次都要进行装袋、卸袋操作，生产效率不高，不能连续进行大规模生产。

橡皮袋首先放在缸内．工作时不取出，粉末装入另外的成型塑性袋后．放进加压橡皮袋内，与液体不相接触．因此称为干袋法。这种方法可连续操作，即把上盖打开．从料斗装料．然后盖好上盖加压成受．出料时．把上盖打开．通过底部的顶棒把压坯从上边顶出去。操作周期短，适用于成批生产．但产品规格受限制．因为加压塑性模不能经常更换。由于大量使用的主要是湿袋法．因此下面着重介绍湿袋冷等静压设备结构。

超高压容器是冷等静压技术的主要设备，是压制粉末或其他物品的工作室．必须要有足够的强度和可靠的密封性。容器缸体的结构．常采用螺纹式结构和框架式结构。 螺纹式结构：缸体是一个上边开口的坩埚状圆筒筒体，为了安全可靠．在外面常装加固钢箍（热套和钢筒）．形成双层缸体结构。缸筒的上口用带螺纹的塞头连接和密封。这种结构制造起来较简单．但螺纹易损坏，安全可靠性较差．工作效率较低。为了操作方便．有的设计成开口螺纹结构，塞头装入后，旋转45’，上端另有液压压紧装置。

框架式缸体结构：缸体为一个圆筒，用高强度钢制成．或用高强度钢丝带绕制，简体内的上、下塞是活动的，无螺纹连接。缸体的轴向力靠框架来承受。这佯，避免了螺纹结构的应力集中，工作起来安全可靠。对于缸体直径大、压力高的情况，更具有优越性，但投资较高。

向容器内注入高压液体．是通过高压泵以及相应的管道、阀门来实现的。高压泵有柱塞高压泵（一般由电机皮带轮带动曲轴推动柱塞做往复运动）、超高压倍增器（由大面积活塞缸推动小面积柱塞高压缸做往复式运动）等。

为了使等静压机高效率地工作，必须配备辅助设备。自动冷等静压机的辅助设备主要有开、闭缸盖移动框架．模具装卸．粉末充填振动，压坯脱模．压力侧量和操作系统等装置。

往：表中QIC100等为冷等静压机型号．其中QIC代表冷等静压机，100代表框架承受的总轴向力为

100MN。

瑞典，是世界上最早研究成功并生产等静压机的国家， 质量水平也较高， 出口量也最大。早在1939年就研制成功冷等静压机。六十年代后，又从事热等静压机的研制。后来发展很快，到七十年代中期， 已能大批量生产象工作缸尺寸达 l290mm ×2500mm，介质工作温度为1450℃ 工作压力达320MPa的大型热等 压机系列产品， 并有出口。另外， 还能根据用户要求设计制造新产品。其中由ASEA公司(后来的全球500强企业之ABB集团,ABB由两个历史100多年的国际性企业瑞典的阿西亚等静压机， 已在世界许多 家和地 获得满意的使用。据统计资料，仅60年 代中l期至70年代 中瑞典就向美、英 日、前西德和前苏联等十三个国家和地区出口各种型号的等静压机5 0多台(此期间， 我国也进口了一台型号为QICH80/63型等静压机)， 其中热等静压机就有30多台.

美国是研制成功热等静压机最早的国家。早在1955年，Battelle试验室就研制了一台供试验用的用氦作传力介质的热等静压机。据称工作缸尺寸仅4．7mm， 介质温度为816℃。但从这以后的十年间， 则形成了工业应用规模。而且，到了1975年，一台工作缸体尺寸为直径305Omm×915 0mm， 介质温度为1400℃的特大型热等静压机建成投入应用。另外，也制成仅供试验用的， 工作压力达1050MPa，温度为1540℃ ， 可成型压坯尺寸为直径25mm×高76mm的高压热等静压机。还出现了工作缸体尺寸为直径229mm x1 624mm，工作温度为2700℃ ，工作压力为1 40MPa，可成型压坯尺寸为直径76mm x 1 02mm 的高温热等静压机。

超高压灭菌技术（ultra—high pressure processing ）简称UHP，又称超高压技术（ultra-high pressure, UHP），高静压技术（high hydrostatic pressure , HHP），或高压食品加工技术（high pressure processing, HPP）

超高压杀菌技术（等静压技术在食品杀菌方面的运用）是20 世纪90 年代由日本明治屋食品公司首创的杀菌方法，它同加热杀菌一样，经100MPa 以上超高压处理后的食品，可以杀死其中大部分或全部的微生物、钝化酶的活性，从而达到保藏食品的目的，它是一个物理过程，在食品加工过程中主要是利用Le Chace－lier 原理和帕斯卡原理

超高压灭菌（UHP）技术，就是在密闭容器内，用水作为介质对软包装食品等物料施以400～600MPa的压力，从而杀死其中几乎所有的细菌、霉菌和酵母菌，而且不会像高温杀菌那样造成营养成分破坏和风味变化。超高压灭菌的机理是通过破坏菌体蛋白中的非共价键，使蛋白质高级结构破坏，从而导致蛋白质凝固及酶失活。超高压还可造成菌体细胞膜破裂，使菌体内化学组分产生外流等多种细胞损伤，这些因素综合作用导致了微生物死亡。

超高压技术不仅能杀灭微生物，而且能使淀粉成糊状、蛋白质成胶凝状，获得与加热处理不一样的食品风味。超高压技术采用液态介质进行处理，易实现杀菌均匀、瞬时、高效。

但是，UHP技术对杀灭芽孢效果似乎不太理想，在绿茶茶汤中接种耐热细菌芽孢后，采用室温和400MPa静水高压处理，不能杀灭这些芽孢。另一方面，由于糖和盐对微生物的保护作用，在粘度非常大的高浓度糖溶液中，超高压灭菌效果并不明显。由于处理过程压力很高，食品中压敏性成分会受到不同程度的破坏。其过高的压力使得能耗增加，对设备要求过高。而且，超高压装置需要较高的投入，尚须解决其高成本的问题，不利于工业化推广。

另外，超高压灭菌一般采用水作为为压力介质，当压力超过600MPa时，水会出现临界冰（纯水在室温超过600MPa压力会结冰）的现象，因而只能使用油等其他物质作为压力介质。超高压灭菌的效果受多种因素的影响，如微生物种类、细胞形态、温度、时间、压力大小等。

目前，国外超高压灭菌已在果蔬、酸奶、果酱、乳制品、水产品、蛋制品等生产中有了一定的应用。在每cm2的肉食上施加大约6t重的压力进行高压灭菌。结果，其味跟原来一样，色泽也比原先更好看。日本明治屋食品公司将草莓、苹果和猕猴桃等果酱经软包装后在400～600MPa、10～30min条件下灭菌，产品的色泽和风味不变，并保持了水果原有的口感，VC的保留率较高。

高压技术和其它技术相结合，能更有效杀灭微生物，破坏酶，延长货架寿命〔2〕。利用高压CO2和高压技术相结合方法处理胡萝卜汁，使用4.9MPaCO2和300MPa高静水压结合处理，可使需氧菌完全失活，多酚氧化酶、脂肪氧化酶、果胶甲酯酶残留活性分别低于11.3%、8.3%、35.1%。

一般情况液体或气体压力在0.1mpa～1.6mpa称为低压，1.6mpa～10mpa称为中压，10～100MPa称为高压，100MPa以上称为超高压.本文阐述的UHP技术的压力通常在100～1000MPa.或更高。而把液体或气体加压到100MPa以上的技术称为“超高压技术”（ultra-high pressure, 简称UHP）

注：1. 1工程大气压(at)=1公斤力/厘米2.

2. 用水柱表示的压力，是以纯水在4oC时的密度值为标准的.

1兆帕(MPa)=145磅/英寸2(psi)=10.2千克/厘米2(kg/cm2)=10巴(bar)=9.8大气压(at m)

1磅/英寸2(psi)=0.006895兆帕(MPa)=0.0703千克/厘米2(kg/cm2)=0.0689巴(bar)=0.068大气压(at m)

1巴(bar)=0.1兆帕(MPa)=14.503磅/英寸2(psi)=1.0197千克/厘米2(kg/cm2)=0.987大气压(at m)

1大气压(at m)= 101.325千帕(KPa)=0.101325兆帕(MPa)=14.696磅/英寸2(psi)=1.0333千克/厘米2(kg/cm2)=1.0133巴(bar)

1兆帕(MPa)= 106Pa=7500.63mmHg

1Gpa=1000Mpa（此单位用于金刚石压机和地心压力，所以不常用）

真空度以mmHg（Torr）或Kpa、Pa为单位时，指的是绝压，又称残压、压力，剩余压力或吸入压力。

当以Mpa为单位时，指的是弹簧真空表的表压，例：-0.078Mpa。那么绝压应为0.1-0.078=0.022Mpa。

当时瑞典的 ASEA 是第一家将 Battelle Memorial Institute（俄亥俄州哥伦布市）提出的等静压技术实现商业化的公司。 20 年之后，ASEA 成为了 ABB 的一部分，而后者主要致力于等静压和钣金成型压机的市场开发。 1999 年，ABB 的高压事业部被美国 Flow International 收购。而 Flow 引领了高压技术在食品防腐市场的拓展应用，所用的品牌名称即为 Avure。 2005 年，Avure Technologies, Inc. 成为了私有的独立公司。 今天，所有四种品牌的压机都在全球各地的制造厂内正常运行着。