[发明专利]一种提高精密仪器仪表用高纯铍材尺寸稳定性的方法

说明书

一种提高精密仪器仪表用高纯铍材尺寸稳定性的方法，对等静压高纯铍材进行多级时效处理，包括：将等静压高纯铍材加热至100～200℃，保温60～180min，然后使等静压高纯铍材随炉冷却至室温；加热至300～400℃，保温10～30min；再加热至700～900℃，保温30～300min；然后随炉冷却至300～400℃，保温10～30min，最后使等静压高纯铍材随炉冷却至室温；多级时效处理过程中对等静压高纯铍材施加波长0.05～0.20nm，管电压20～50kV，管电流1～10mA的X射线辐照。本发明可得到空位与位错缺陷少、杂质元素与杂质相稳定、残余应力小、尺寸稳定性极高的高纯铍材。

技术领域

本发明涉及一种提高精密仪器仪表用高纯铍材尺寸稳定性的方法，属于粉末冶金材料加工技术领域。

背景技术

高纯铍材是一种战略性和关键性高纯铍材，在所有金属中比刚度最大，比热容最大，导热性能最好，热中子截面散射最大，故广泛应用于精密仪器仪表领域。精密仪器仪表应用环境对高纯铍材尺寸稳定有极高的要求，特别是高温、低温、交变温度环境均可能发生组织结构、应力状态的变化，进而影响高纯铍材的可靠性和稳定性，将显著降低整体器件的精度、灵敏度和使用寿命。因此，铍材的热膨胀系数和尺寸稳定性对精密仪器仪表的精度、寿命和可靠性是至关重要的。

目前，热处理是提高铍材尺寸稳定性的传统方法。通过将高纯铍材加热到一定温度保温进行时效处理，或在一定温度范围内冷热循环处理，从而获得降低残余应力，提高尺寸稳定性。采用单一热处理方法主要存在两处不足：由于高纯铍材的硬质相BeO颗粒与基体之间的弹性模量存在较大差异，在界面处容易引起应力集中，从而产生开裂，影响高纯铍材的致密及性能稳定可靠，因而采用单一的处理方式无法同时兼顾高纯铍材组织与应力的稳定性；提高高纯铍材的尺寸稳定性是高纯铍材显微组织稳定及残余应力消除共同作用的结果，通过热处理的方法虽可获得相对稳定的显微组织，但对于有效消除高纯铍材内部的残余应力还存在一定的局限性。

综上所述，亟需一种新的技术方案以提高精密仪器仪表用高纯铍材尺寸稳定性。

发明内容

本发明目的在于提供一种提高精密仪器仪表用高纯铍材尺寸稳定性的方法，能够得到空位与位错等缺陷少、杂质元素与杂质相稳定、残余应力小、尺寸稳定性极高的高纯铍材。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种提高精密仪器仪表用高纯铍材尺寸稳定性的方法，其对等静压高纯铍材进行多级时效处理，所述多级时效处理包括：

第一时效处理阶段：将所述等静压高纯铍材加热至100～200℃，保温60～180min，然后使所述等静压高纯铍材随炉冷却至室温；

第二时效处理阶段：将第一时效处理阶段获得的所述等静压高纯铍材加热至300～ 400℃，保温10～30min；

第三时效处理阶段：将第二时效处理阶段获得的所述等静压高纯铍材加热至700～900℃，保温30～300min；

第四时效处理阶段：将第三时效处理阶段获得的所述等静压高纯铍材随炉冷却至300～400℃，保温10～30min，最后使所述等静压高纯铍材随炉冷却至室温；

所述多级时效处理过程中对所述等静压高纯铍材施加波长0.05～0.20nm，管电压20～ 50kV，管电流1～10mA的X射线辐照。

具体的，时效处理过程是一个固态相变的过程，是第二相粒子从过饱和固溶体中沉淀脱溶并且形核与长大的过程。实际在过饱和固溶体脱溶的过程中，并非直接析出平衡脱溶相，而是先形成溶质原子偏聚区，之后析出过渡相，最后形成平衡脱溶沉淀相；整个过程的驱动力也是自由能差。