Бериллий-алюминиевый сплав
 | В этой статье есть несколько проблем. Пожалуйста, помогите улучшить его или обсудите эти проблемы на странице обсуждения . ( Узнайте, как и когда удалять эти шаблонные сообщения )
|
Бериллий-алюминиевый сплав , — сплав состоящий из 62% бериллия и 38% алюминия по массе, что примерно соответствует эмпирической формуле Al 2 Be. Впервые он был разработан в 1960-х годах компанией Lockheed Missiles and Space Company , которая назвала его Lockalloy . [1] [2] и используется в качестве конструкционного металла в аэрокосмической промышленности из-за его высокой удельной прочности. [3] и жесткость. [4] Материал использовался в самолетах Lockheed YF12 и LGM-30 Minuteman ракетных комплексах . В 1970-х годах производственные трудности ограничили использование этого материала в нескольких специализированных целях, и к середине 1970-х годов Lockalloy больше не был коммерчески доступен. [5] [4]
В 1990 году компания Materion Beryllium & Composites повторно представила этот материал на коммерческом рынке в виде спеченного порошком композита под торговой маркой AlBeMet . [4] AlBeMet — торговое название бериллия , и алюминия с металлической матрицей композиционного материала полученного методом порошковой металлургии . AlBeMet AM162 производится компанией Materion Corporation Brush Beryllium and Composites (ранее известной как Brush Wellman).
AlBeMet образуется путем горячего консолидирования предварительно легированного порошка, распыленного газом. Каждая частица порошка содержит алюминий между дендритами бериллия, образующими однородную микроструктуру. Алюминий-бериллиевый композит с металлической матрицей сочетает в себе характеристики высокого модуля и низкой плотности бериллия с характеристиками изготовления и механическими свойствами алюминия.
Благодаря преимуществу в весе сплавы Be-Al используются в аэрокосмической и спутниковой промышленности.
Основные свойства
[ редактировать ]Состав AlBeMet AM162 по относительной массе: 38% Al, 62% Be. АлБеМет имеет плотность 2,071 г/см. 3 (0,07482 фунта/дюйм 3 ). [6]
Механические свойства
[ редактировать ]Механические свойства AM162 были охарактеризованы во всех трехкомпонентных формах, причем экструдированная форма продукта AlBeMet имеет значительную базу данных расчетов. Экструдированный пруток изготавливается путем холодного изостатического прессования (CIP) изотропного сферического алюминиево-бериллиевого порошка в полуплотные заготовки, а затем консервируется для последующей экструзии с коэффициентом обжатия минимум 4:1.
Механические свойства представляют собой минимальные значения при комнатной температуре. [ нужны разъяснения ] . Деформируемые механические свойства для экструзии находятся в продольном направлении. Поперечные свойства обычно ниже.
Доступен ряд стандартных экструзионных матриц. Прокат доступен в диапазоне толщины от 0,063 до 0,313 × 25 дюймов (от 0,16 до 0,795 см × 63,5 см) в зависимости от ширины и длины. Механические свойства HIP-, экструдированных и/или прокатанных композитов AlBe с металлической матрицей находятся в отожженном состоянии.
Физические свойства
[ редактировать ]- Высокое соотношение модуля к плотности (в 3,8 раза больше, чем у алюминия или стали) сводит к минимуму изгиб и снижает вероятность механического разрушения.
- Теплопроводность примерно 210 Вт/м⋅К примерно на 25% превышает теплопроводность обычных композитов с алюминиевой матрицей, таких как Al 6061.
- Полированный AlBeMet демонстрирует значительный разброс поверхности, присущий структуре композита, и его невозможно устранить оптической полировкой. (Типичная шероховатость полированной поверхности AlBeMet составляет 200–250 Å аморфное покрытие, такое как химическое никелирование .) Требуется . Достижимы поверхности на уровне от 15 до 20 Å. В зависимости от коэффициента теплового расширения материала подложки потенциальное ухудшение биметаллического эффекта возможно (сил изгиба?) между подложкой и никелевой поверхностью. При использовании химического никеля этот материал требует, чтобы содержание фосфора в гальванической ванне составляло примерно 11%, чтобы обеспечить соответствие КТР, близкое к КТР AlBeMet, тем самым устраняя любой биметаллический эффект. [ нужны разъяснения ] [ нужна ссылка ]
Усталостные свойства
[ редактировать ]Усталостные свойства экструдированного материала AlBeMet были проверены с использованием испытания на усталость вращающейся балки Краузе с использованием полностью обращенных циклов с R = +0,1. Предел выносливости , 1 × 10 7 циклов составляло около 207 МПа (30 тысяч фунтов на квадратный дюйм) в продольном направлении и 165 МПа (25 тысяч фунтов на квадратный дюйм) в поперечном направлении. Это свойство составляет примерно 75% минимального предела текучести при комнатной температуре, что в два раза превышает типичные усталостные свойства алюминия 6061-T6 . [ нужна ссылка ]
Производство комплектующих АлБеМет
[ редактировать ]Детали AlBeMet могут быть изготовлены с использованием тех же технологий, которые обычно используются для алюминия, а это означает, что нет необходимости разрабатывать специальные инструменты. [7] Хотя с материалом безопасно обращаться, когда он не обрабатывается, [8] Токсичность бериллиевой пыли означает, что необходимо принять особые меры предосторожности, чтобы избежать воздействия во время обработки , а также обеспечить защиту органов дыхания там, где может образовываться пыль.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Кэмерон, Кевин (5 августа 2015 г.). «ЭССЕ: Когда наступит будущее?» . Циклический мир . Проверено 9 мая 2018 г.
- ^ DTIC ADA041284 : Характеристика материала Lockalloy Be-38Al, отчет на конец 1976 года, Центр технической информации Министерства обороны
- ^ Словарь научных и технических терминов McGraw-Hill, 6E, авторские права © 2003, компания McGraw-Hill Companies, Inc.
- ^ Перейти обратно: а б с Пасторский дом, Том. «Разработка алюминиево-бериллиевого сплава для применения в конструкциях» (PDF) . Материон . Проверено 9 мая 2018 г.
- ^ Хауснер, Генри Герман (1965). Бериллий, его металлургия и свойства . Издательство Калифорнийского университета. п. 189. ИСБН 978-0520005419 .
- ^ «Технические данные АлБеМет» (PDF) . Кисть Materion для бериллия и композитов. Архивировано из оригинала (PDF) 24 октября 2017 г. Проверено 24 октября 2017 г.
- ^ «Технический бюллетень АлБеМет» (PDF) . Materion.com . Проверено 10 марта 2022 г.
- ^ «Технический бюллетень АлБеМет» (PDF) . Materion.com . Проверено 10 марта 2022 г.