[发明专利]一种超细晶铍铝合金的制备方法及其产品

说明书

本发明公开了一种超细晶铍铝合金的制备方法及其产品，属于有色金属合金制备领域，目的在于解决目前采用铸造法制备的铍铝合金的微观组织基本表现为粗大的柱状树枝晶，难以获得晶粒均匀细小、性能良好的铍铝合金的问题。本发明中，通过预合金化实现合金组元的混溶，在较小过热度条件下实现熔体快速冷却，最终获得铍晶粒细小致密、微观组织为尺寸均匀的等轴晶的新型超细晶铍铝合金，使铍铝合金力学性能和组织均匀性相比慢冷状态的合金有了大幅度提高，同时大幅度消除偏析和抑制针孔的形成。基于制备方法的改进，使得本发明的铍铝合金具有更加优异的力学性能和微观组织结构，从而能够满足更多特殊铍铝合金材料的应用需求。

技术领域

本发明涉及有色金属合金制备领域，尤其是铍铝合金制造领域，具体为一种超细晶铍铝合金的制备方法及其产品。

背景技术

金属铍具有许多优于其他金属或材料的特性，如密度低、熔点高、比强度与比刚度高、导热率高、热膨胀系数小、热中子吸收截面小、X射线穿透性好等。基于铍的上述特性，使其在核工业、航空航天、惯导及民用高科技领域获得了广泛应用。然而，铍固有的脆性缺陷限制了其在工业上的大规模应用。

为此，人们开展了铍铝合金的开发与应用。铍铝合金充分结合了金属铍的低密度、高强度和金属铝的高塑性和优良机加性能，具有较好的韧性与易加工性，是一种独特的质轻、刚性、高阻尼性和高稳定性的材料，是目前发展较快的一种轻质高强合金。

由于铍铝合金中两相之间相互固溶度很低，存在较大亚稳态混溶间隙，铍与铝在凝固过程中完全分离，且两相熔点相差很大，合金易出现补缩，造成较严重的组织缺陷和偏析。同时，铸造方法制备的铍铝合金中，微观组织基本表现为粗大的柱状树枝晶，难以获得晶粒均匀细小、性能良好的铍铝合金。粉末冶金方法虽能获得接近微米级铍相尺寸的合金，但该技术成本高，时间长，技术难度大，难以获得大尺寸、复杂结构合金部件，因此应用有限。

为此，迫切需要一种新的方法，以解决上述问题。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对目前采用铸造法制备的铍铝合金的微观组织基本表现为粗大的柱状树枝晶，难以获得晶粒均匀细小、性能良好的铍铝合金的问题，提供一种超细晶铍铝合金的制备方法及其产品。本发明中，通过预合金化实现合金组元的混溶，在较小过热度条件下实现熔体快速冷却，最终获得铍晶粒细小致密、微观组织为尺寸均匀的等轴晶的新型超细晶铍铝合金，使铍铝合金力学性能和组织均匀性相比慢冷状态的合金有了大幅度提高，同时大幅度消除偏析和抑制针孔的形成。基于制备方法的改进，使得本发明的铍铝合金具有更加优异的力学性能和微观组织结构，从而能够满足更多特殊铍铝合金材料的应用需求。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种超细晶铍铝合金的制备方法，包括如下步骤：

（1）按如下质量百分比称取各组分：52~87wt%金属铍，余量为金属铝，杂质元素含量小于0.1wt%，备用；

（2）将步骤（1）称取的金属铍和金属铝混合后进行熔炼，再浇注至模具中，得到预合金化铍铝合金铸锭；

（3）将步骤（2）制备的预合金化铍铝合金铸锭进行去杂处理后，放入熔炼坩埚中，经真空感应熔炼、保温后，快速浇注，得到超细晶铍铝合金；

所述步骤（3）中，反应条件如下：进行真空感应熔炼时的炉内真空度为1×10^-2~7×10^-4Pa，真空感应熔炼温度为1350~1450℃，真空感应熔炼时间为2~6分钟，保温温度为1250~1380℃，保温时间1~4分钟，快速浇注时的温度为1250~1350℃。

所述金属铍为铍珠或铍锭且纯度高于99.0%，所述金属铝为铝锭、铝球或铝棒且金属铝的纯度高于99.9%。

所述步骤2中，将步骤1称取的金属铍和金属铝混合后，置于真空感应熔炼炉或真空电弧熔炼炉中进行熔炼。