Zdroje: Normy a vlastnosti - Mikrostruktury mědi a slitin mědi: Slitiny mědi s beryliem

Přehled

Slitiny mědi s beryliem se používají pro svou vysokou pevnost a dobrou elektrickou a tepelnou vodivost. Existují dvě skupiny slitin mědi s beryliem, slitiny s vysokou pevností a slitiny s vysokou vodivostí.

Tvářené slitiny s vysokou pevností obsahují 1,6 až 2,0 % berylia a přibližně 0,3 % kobaltu. Odlévané vysokopevnostní slitiny mají koncentraci berylia až 2,7 %. Vysoce vodivé slitiny obsahují 0,2-0,7 % berylia a vyšší množství niklu a kobaltu. Tyto slitiny se používají v aplikacích, jako jsou kontakty elektronických konektorů, elektrická zařízení, například lopatky spínačů a relé, řídicí ložiska, pouzdra magnetických snímacích zařízení, nejiskřící aplikace, malé pružiny, vysokorychlostní formy na plasty a systémy odporového svařování. Lité beryliové mědi se často používají pro vstřikovací formy na plasty. Odlévané materiály mají vysokou tekutost a mohou reprodukovat jemné detaily v předlohách. Jejich vysoká vodivost umožňuje vysokou rychlost výroby, zatímco jejich dobrá odolnost proti korozi a oxidaci podporuje dlouhou životnost forem. Označení UNS pro tvářené slitiny jsou C17200 až C17400 a lité slitiny jsou C82000 až C82800.

Vysoké pevnosti slitin berylia s mědí se dosahuje kalením věkem nebo srážením. Stářím nebo precipitačním vytvrzováním dochází k vysrážení fáze obsahující berylium z přesyceného pevného roztoku převážně čisté mědi. Ke srážení dochází během pomalého ochlazování slitin, protože rozpustnost berylia v alfa mědi klesá s klesající teplotou. Obvykle se slitiny po žíhání rychle ochladí, takže berylium zůstává v pevném roztoku s mědí. Poté se slitina po dobu jedné hodiny nebo déle podrobí precipitačnímu nebo věkovému kalení při teplotě 200 až 460 C. Při popouštění se z roztoku vysráží fáze obsahující beryllium, zvané berylidy.

V průběhu první fáze precipitace dochází k homogenní nukleaci Guinierových-Prestonových (G-P) zón. G-P zóny jsou malé srážecí domény v přesyceném pevném roztoku alfa mědi. G-P zóny nemají vlastní dobře definovanou krystalovou strukturu a obsahují vysokou koncentraci, v tomto případě atomů berylia. Vznik G-P zón se obvykle shoduje se změnou vlastností. V případě slitin beryliové mědi je změnou vlastností zvýšení pevnosti. S postupujícím stárnutím se z G-P zón vytvářejí koherentní metastabilní gama dvojprvkové sraženiny. Následuje precipitace gama dvojprvkových precipitátů. Pevnost těchto slitin se zvyšuje v důsledku koherenčních napětí, která vznikají na rozhraní mezi matricí a rostoucími precipitáty. Nadměrnému stárnutí slitin mědi s beryliem se zabrání, protože vzniká rovnovážná gama fáze, která způsobuje pokles pevnosti. Srážení rovnovážné gama fáze vyčerpává metastabilní precipitáty gama prvků a změkčuje slitiny.

Lité slitiny mědi s beryliem mají typickou dendritickou strukturu alfa (čisté) mědi s přídavkem berylidových fází. Obecné mikrostrukturní rysy berylidových fází jsou u litých a tepaných materiálů podobné. Berylidy lze vidět v leštěném stavu, k odhalení jejich struktury není nutné vzorky leptat. Primární berylidy tvoří modrošedé intermetalické částice, které mohou být až 10 mikrometrů dlouhé. Tyto berylidy se tvoří během tuhnutí a mají morfologii čínského písma. Sekundární berylidy se tvoří po ztuhnutí a mají tyčinkovitou morfologii. V odlitcích z vysokopevnostních slitin se mezidendritická síť skládá z alfa a gama. Dvojité primární precipitáty gama a primární precipitáty gama jsou jak ve vysoce vodivých, tak ve vysoce pevných slitinách berylia s mědí příliš malé na to, aby je bylo možné rozlišit optickým mikroskopem, a proto se na optických mikrofotografiích neobjevují. Přítomnost precipitátů zpevněných stárnutím ve vysokopevnostních slitinách lze zjistit nepřímo podle pruhů, které se objevují skrz zrna. Pruhy vznikají v důsledku překrývání koherenčních deformací na rozhraních mezi precipitáty a matricí. Na leštěném povrchu těchto slitin se objevují pruhy, pokud jsou přítomny precipitáty zpevněné stárnutím, a pruhy se leptají velmi tmavě. Toto tmavé leptání není patrné u slitin s vysokou vodivostí, mikrostruktura zestárlých a nezestárlých slitin se jeví jako velmi podobná. U přestárlých slitin mědi s beryliem se rovnovážná gama fáze jeví jako tmavé uzlíky na světlé matrici. Tyto gama precipitáty se obvykle nacházejí na hranicích zrn a mají deskovitou morfologii.

Mikrostruktura tvářeného materiálu po precipitačním vytvrzení obsahuje zhruba rovnoosá, zdvojená zrna alfa mědi a disperzi niklu, kobaltu nebo částic berylidu niklu a kobaltu. Velikost zrn je díky disperzi berylidů relativně jemná. Částice berylidů jsou zhruba kulovité a mají modrošedou barvu. Berylidy jsou v kovaném materiálu jemnější než v litém materiálu, protože se během termomechanického zpracování rozpadají. V mikrostruktuře tepaných materiálů nedochází k přeměně beta, protože se během termomechanického zpracování rozpouští. Dvojité precipitáty gama a precipitáty gama, které jsou zodpovědné za kalení věkem, jsou příliš malé na to, aby je bylo možné přímo rozlišit optickým mikroskopem. Leptání vzorku odhalí tmavé proužky spojené s precipitáty ztvrdlými věkem.

POZNÁMKA: Velikost souboru většího a největšího zobrazení mikrofotografií je podstatně větší než zobrazená miniatura. Velikost snímků Larger View se pohybuje od 11K do 120K v závislosti na obrázku. Obrázky Largest View mají velikost od 125K do téměř 500K.

Nominální složení: Cu 99,5, Be 1,6-1.79 Větší pohled na mikrofotografii Větší pohled na mikrofotografii	Rodina slitin:	Slitiny s vysokým obsahem mědi
	Tvar výrobku:
	Zpracování:	Jako odlitek
	Odlitek:
	Délka čáry v měřítku:	~ 500 mikronů
	Slitina:	C17000
	Temperatura:
	Materiál:	Beryliová měď
	Zdroj:	University of Florida

Nominální složení: Cu 99.5, Be 1,6-1.79 Větší pohled na mikrofotografii Větší pohled na mikrofotografii	Rodina slitin:	Slitiny s vysokým obsahem mědi
	Tvar výrobku:
	Zpracování:	Jako odlitek
	Odlitek:
	Délka čáry v měřítku:	~ 50 mikronů
	Slitina:	C17000
	Temperatura:
	Materiál:	Beryliová měď
	Zdroj:	University of Florida

Nominální složení: Cu 99.5, Be 1,6-1.79 Větší pohled na mikrofotografii Větší pohled na mikrofotografii	Rodina slitin:	Slitiny s vysokým obsahem mědi
	Tvar výrobku:
	Zpracování:	Jako odlitek
	Odlitek:
	Délka čáry v měřítku:	~ 125 mikronů
	Slitina:	C17000
	Temperatura:
	Materiál:	Beryliová měď
	Zdroj:	University of Florida

Nominální složení: Be 1.80-2,00, Co + Ni 0,20 min, Co + Ni + Fe 0,6 max, Pb 0,02 max, Cu + součet jmenovaných prvků 99,5 min Popis: Žíhání v roztoku při 790 C (1450 F) a válcování za studena 37 % do plně tvrdého popuštění. Na podélném řezu jsou patrná protáhlá zrna fáze alfa a berylidů kobaltu. Větší pohled na mikrofotografii Větší pohled na mikrofotografii	Rodina slitin:	Slitiny s vysokým obsahem mědi
	Tvar výrobku:	Pásek
	Zpracování:	Odlitek, válcovaný za tepla, žíhaný za tepla, žíhaný za studena, žíhaný v roztoku a válcovaný za studena 37% do tvrdého temperování
	Etchant:	Persiřičitan amonný/hydroxid amonný; 1 díl NH40H (hydroxid amonný) (konc) a 2 díly (NH4)2S208(persiřičitan amonný), 2.5% v destilované vodě
	Slitina:	C17200
	Temper:	TD04
	Materiál:	Beryliová měď
	Zdroj:	Materion Corporation

Nominální složení: Be 1.80-2,00, Co + Ni 0,20 min, Co + Ni + Fe 0,6 max, Pb 0,02 max, Cu + součet jmenovaných prvků 99,5 min Popis: Lité, homogenizované a zpracované za tepla. Mikrostruktura vykazuje nerovnoměrné rozložení velikosti zrn, typické pro výrobek zpracovaný za tepla. Větší rovnoměrnosti rozložení velikosti zrn lze u hotového výrobku dosáhnout postupným zpracováním za studena a žíháním. Větší pohled na mikrofotografii Větší pohled na mikrofotografii	Rodina slitin:	Slitiny s vysokým obsahem mědi
	Tvar výrobku:	Deska
	Zpracování:	Odlitek, homogenizovaný a opracovaný za tepla
	Etchant:	Persíran amonný/hydroxid amonný; 1 díl NH40H (hydroxid amonný) (konc) a 2 díly (NH4)2S208 (persíran amonný), 2.5% v destilované vodě
	Slitina:	C17200
	Temperatura:	M20 (zpracováno za tepla)
	Materiál:	Beryliová měď
	Zdroj:	Materion Corporation

Nominální složení: Be 1.80-2,00, Co + Ni 0,20 min, Co + Ni + Fe 0,6 max, Pb 0,02 max, Cu + součet jmenovaných prvků 99,5 min Popis: Roztok žíhaný při 790 C (1450 F), ochlazený na pokojovou teplotu. Podélný řez ukazuje rovnoramenná zrna přesycené alfa fáze, pevný roztok berylia v mědi. Jsou patrné částice berylidu kobaltu, které se během žíhání v roztoku nerozpustí. Větší pohled na mikrofotografii Větší pohled na mikrofotografii	Rodina slitin:	Slitiny s vysokým obsahem mědi
	Tvar výrobku:	Pásek
	Zpracování:	Válcovaný za tepla, žíhaný za tepla, žíhaný za studena a žíhaný v roztoku
	Etchant:	Persíran amonný/hydroxid amonný; 1 díl NH40H (hydroxid amonný) (konc) a 2 díly (NH4)2S208(persíran amonný), 2.5% v destilované vodě.
	Slitina:	C17200
	Temper:	TB00
	Materiál:	Beryllium měď
	Zdroj:	Materion Corporation

Nominální složení: Be 1.80-2,00, Co + Ni 0,20 min, Co + Ni + Fe 0,6 max, Pb 0,02 max, Cu + součet jmenovaných prvků 99,5 min Popis: Žíhání v roztoku při 790 C (1450 F), následně srážecí kalení při 315 C (600 F) po dobu 3 h pro dosažení maximální dosažitelné tvrdosti. Na podélném řezu jsou patrná rovnoosá alfa zrna a fáze berylidu kobaltu rovnoměrně rozptýlená v celé matrici. Zpevňující precipitáty, které jsou výsledkem precipitačního tepelného zpracování, nejsou optickým mikroskopem rozlišitelné. Na hranicích zrn je přítomno malé množství rovnovážné fáze gama. Větší pohled na mikrofotografii Větší pohled na mikrofotografii	Rodina slitin:	Slitiny s vysokým obsahem mědi
	Tvar výrobku:	Pásek
	Zpracování:	Válcovaný za tepla, žíhaný za tepla, žíhaný za studena, žíhaný v roztoku a kalený věkem na maximální tvrdost
	Etchant:	Persiřičitan amonný/hydroxid amonný; 1 díl NH40H (hydroxid amonný) (konc) a 2 díly (NH4)2S208 (persiřičitan amonný), 2.5% v destilované vodě
	Slitina:	C17200
	Temper:	TF00
	Materiál:	Beryliová měď
	Zdroj:	Materion Corporation

Nominální složení: Be 1.80-2,00, Co + Ni 0,20 min, Co + Ni + Fe 0,6 max, Pb 0,02 max, Cu + součet jmenovaných prvků 99,5 min Popis: Kalení na temperaci TMOO pro dosažení maximální tvařitelnosti při střední pevnosti. Na podélném řezu jsou patrná zhruba rovnoramenná zrna pevné fáze matrice bohaté na alfa měď. Malé částice berylidu kobaltu jsou rovnoměrně rozptýleny v celé matrici. Zpevňující precipitáty, které vznikají při precipitačním tepelném zpracování, nejsou optickým mikroskopem rozlišitelné. Větší pohled na mikrofotografii Větší pohled na mikrofotografii	Rodina slitin:	Slitiny s vysokým obsahem mědi
	Tvar výrobku:	Pásek
	Zpracování:	Válcovaný za tepla, žíhaný za tepla, žíhaný za studena, žíhaný v roztoku a kalený ve válcovně na specifické rozsahy vlastností
	Etchant:	Hydroxid persíranu amonného/anmonia, 1 díl NH40H (hydroxid amonný) (konc) a 2 díly (NH4)2S208 (persíran amonný), 2.5% v destilované vodě
	Slitina:	C17200
	Temperatura:	TM00
	Materiál:	Beryliová měď
	Zdroj:	Materion Corporation

Nominální složení: Be 1.80-2.00, Co + Ni 0,20 min, Co + Ni + Fe 0,6 max, Pb 0,02 max, Cu + součet jmenovaných prvků 99,5 min Popis: Žíhání v roztoku při 790 C (1450 F), tepelné zpracování srážením při 370 C (700 F) po dobu 6 h pro dosažení stavu měkkého přestárnutí. Struktura vykazuje rovnoosá zrna alfa fáze a rovnovážné gama precipitáty na hranicích zrn, které se jeví jako tmavé uzlíky ve světlé matrici. Pruhy v alfa matrici jsou výsledkem souběžné tvorby metastabilních precipitátů, které nejsou opticky rozlišitelné. Větší pohled na mikrofotografii Větší pohled na mikrofotografii	Rodina slitin:	Slitiny s vysokým obsahem mědi
	Tvar výrobku:	Pruh
	Zpracování:	Odlitek, válcovaný za tepla, žíhaný za tepla, žíhaný za studena, žíhaný v roztoku, kalený za podmínek maximální tvrdosti
	Etchant:	Persíran amonný/hydroxid amonný; 1 díl NH40H (hydroxid amonný) (konc) a 2 díly (NH4)2S208 (persíran amonný), 2.5% v destilované vodě
	Slitina:	C17200
	Temperatura:	Přepočteno
	Materiál:	Beryliová měď
	Zdroj:	Materion Corporation

Nominální složení: Be 1.80-2,00, Co + Ni 0,20 min, Co + Ni + Fe 0,6 max, Pb 0,02 max, Cu + součet jmenovaných prvků 99,5 min Popis: Žíhání v roztoku, válcování za studena 37 % na tvrdý temper a srážkové kalení při 315 C (600 F) po dobu 2 h pro dosažení maximální tvrdosti. V podélném řezu jsou patrná protáhlá zrna fáze alfa a beryllidy kobaltu. Pruhy jsou způsobeny metastabilními precipitáty, které optická mikroskopie nerozlišuje. Větší pohled na mikrofotografii Větší pohled na mikrofotografii	Rodina slitin:	Slitiny s vysokým obsahem mědi
	Tvar výrobku:	Pruh
	Zpracování:	Válcování za tepla, žíhání za tepla, žíhání za studena, žíhání v roztoku, válcování za studena 37% na tvrdý temper, kalení stářím na maximální tvrdost
	Etchant:	Persiřičitan amonný/hydroxid amonný; 1 díl NH40H (hydroxid amonný) (konc) a 2 díly (NH4)2S208 (persiřičitan amonný), 2.5% v destilované vodě
	Slitina:	C17200
	Temperatura:	TH04
	Materiál:	Beryliová měď
	Zdroj:	Materion Corporation

Nominální složení: Be 1.80-2,00, Co + Ni 0,20 min, Co + Ni + Fe 0,6 max, Ph 0,02 max, Cu + součet jmenovaných prvků 99,5 min Popis: Kalení na temperaci TM08 pro vysokou pevnost a omezenou tvařitelnost. Na podélném řezu je patrná fáze pevného roztoku bohatá na alfa měď s protáhlými zrny v důsledku zpracování za studena před srážkovým kalením. Částice berylidu kobaltu jsou pozorovány rovnoměrně rozptýlené v celé matrici. Pruhy jsou způsobeny metastabilní precipitací uvnitř slitiny. Zpevňující precipitáty, které vznikají při srážecím tepelném zpracování, nejsou optickou mikroskopií rozlišitelné. Větší pohled na mikrofotografii Větší pohled na mikrofotografii	Rodina slitin:	Slitiny s vysokým obsahem mědi
	Tvar výrobku:	Pruh
	Zpracování:	Válcovaný za tepla, žíhaný za tepla, žíhaný za studena, žíhaný v roztoku, válcovaný a kalený ve válcovně na specifické rozsahy vlastností
	Etchant:	Persíran amonný/hydroxid amonný; 1 díl NH40H (hydroxid amonný) (konc) a 2 díly (NH4)2S208 (persíran amonný), 2.5% v destilované vodě
	Slitina:	C17200
	Temperatura:	TM08
	Materiál:	Beryliová měď
	Zdroj:	Materion Corporation

Nominální složení: Be 0.4-0,7, Co 2,4-2,7, Cu + součet jmenovaných prvků 99,5 min Popis: Žíhání v roztoku při 900 C (1650 F) a srážkové kalení při 480 C (900 F) po dobu 3 h pro dosažení maximální tvrdosti. Jsou pozorována rovnostranná jemná zrna fáze alfa s malými částicemi berylidu kobaltu rovnoměrně rozmístěnými v matrici. Zpevňující metastabilní precipitáty nejsou rozlišeny. Větší pohled na mikrofotografii Větší pohled na mikrofotografii	Rodina slitin:	Slitiny s vysokým obsahem mědi
	Tvar výrobku:	Pásek
	Zpracování:	Válcování za tepla, žíhání za tepla, žíhání za studena, žíhání v roztoku a kalení věkem na maximální tvrdost
	Etchant:	kyanid; 1 g KCN (kyanid draselný) a 100 ml. destilovaná voda
	Slitina:	C17500
	Temper:	TF00
	Materiál:	Beryllium měď
	Zdroj:	Měď:	Materion Corporation

Nominální složení: Be 0.4-0,7, Co 2,4-2,7, Cu + součet jmenovaných prvků 99,5 min Popis: Žíhání v roztoku při 900 C (1650 F), válcování za studena na tvrdý temper a srážkové kalení při 480 C (900 F) po dobu 2 h pro dosažení maximální tvrdosti. Strukturu tvoří podlouhlá jemná zrna fáze alfa a fáze berylidu kobaltu rovnoměrně rozložená v celé matrici. Větší pohled na mikrofotografii Větší pohled na mikrofotografii	Rodina slitin:	Slitiny s vysokým obsahem mědi
	Tvar výrobku:	Pásek
	Zpracování:	Odlitek, válcovaný za tepla, středně žíhaný, válcovaný za studena, žíhaný v roztoku, válcovaný za studena a kalený věkem na maximální tvrdost
	Etchant:	kyanid; 1 g KCN (kyanidu draselného) a 100 ml. destilovaná voda
	Slitina:	C17500
	Měď:	TH04
	Materiál:	Beryllium měď
	Zdroj:	Beryllium měď
Zdroj:	Měď:	Materion Corporation

Nominální složení: Be 0.2-0,6, Ni 1,4-2,2, Cu + součet jmenovaných prvků 99,5 min Popis: Žíhání v roztoku při 900 C (1650 F) a srážkové kalení při 480 C (900 F) po dobu 3 h pro dosažení maximální tvrdosti. Jsou pozorována rovnostranná zrna fáze alfa s malými částicemi berylidu niklu rovnoměrně rozmístěnými v matrici. Větší pohled na mikrofotografii Větší pohled na mikrofotografii	Rodina slitin:	Slitiny s vysokým obsahem mědi
	Tvar výrobku:	Pásek
	Zpracování:	Válcování za tepla, žíhání za tepla, žíhání za studena, žíhání v roztoku a kalení ve stáří na maximální dosažitelnou tvrdost
	Etchant:	kyanid; 1 g KCN (kyanid draselný) a 100 ml. destilovaná voda
	Slitina:	C17510
	Temper:	TF00
	Materiál:	Beryllium měď
	Zdroj:	Měď:	Materion Corporation

Nominální složení: Be 0.2-0,6, Ni 1,4-2,2, Cu + součet jmenovaných prvků 99,5 min Popis: Žíhání v roztoku při 900 C (I 650 F), válcování za studena 11 % a srážkové kalení při 480 C (900 F) po dobu 2 h pro dosažení maximální tvrdosti. Strukturu tvoří mírně protáhlá zrna fáze alfa a malé částice berylidu niklu. Zpevňující metastabilní precipitáty nejsou rozlišeny. Větší pohled na mikrofotografii Větší pohled na mikrofotografii	Rodina slitin:	Slitiny s vysokým obsahem mědi
	Tvar výrobku:	Pásek
	Zpracování:	Válcování za tepla, žíhání za tepla, žíhání za studena, žíhání v roztoku, válcování za studena a kalení za studena na maximální tvrdost
	Etchant:	Cyanid / peroxid / hydroxid – 20 ml. KCN (kyanid draselný), 5 ml. H202 (peroxid vodíku) a 1 až 2 ml. NH40H (hydroxid amonný)
	Slitina:	C17510
	Temperatura:	TH01
	Materiál:	Beryliová měď
	Zdroj:	Materion Corporation

Nominální složení: Be 0.60, Ni 1,5, Cu + součet jmenovaných prvků 99,5 min Popis: Mikrostruktura odlitku vykazující interdendritické sítě velké primární berylidové fáze, které se tvoří během tuhnutí v matrici bohaté na pevný roztok alfa mědi. V celé ploše jsou pozorovány malé jehličkovité sekundární berylidy s preferovanou krystalografickou orientací, které se vysrážejí z pevného roztoku během pomalého ochlazování po odlití. Větší pohled na mikrofotografii Větší pohled na mikrofotografii	Rodina slitin:	Slitiny s vysokým obsahem mědi
	Tvar výrobku:	Odlitek
	Zpracování:	Jako odlitek
	Etchant:	Kyanid – 1 g KCN (kyanid draselný) a 100 ml. destilovaná voda
	Slitina:	C82200
	Temper:
	Materiál:	Beryllium měď
	Zdroj:	Beryllium měď
Zdroj:	Měď:	Materion Corporation

Nominální složení: Be 2.06, Co 0,50, Si 0,25, Cu + součet jmenovaných prvků 99,5 min. Popis: Odlitek, žíhaný v roztoku při 790 C (1450 F) a zestárlý na maximální tvrdost (Rockwell C38-43), při 315 C (600 F) po dobu 3 h. Mikrostruktura vykazuje skriptové berylidy a úhlovou beta fázi, přeměněnou na lamelární agregát alfa a gama fází, v matrici bohaté na pevný roztok alfa mědi. Pruhy jsou výsledkem metastabilní precipitace ve slitině. Větší pohled na mikrofotografii Větší pohled na mikrofotografii	Rodina slitin:	Slitiny s vysokým obsahem mědi
	Tvar výrobku:	Lití
	Zpracování:	Odlitek, žíhaný v roztoku a zestárlý
	Etchant:	Persíran amonný/hydroxid amonný; 1 díl NH40H (hydroxid amonný) (konc) a 2 díly (NH4)2S208 (persíran amonný), 2.5% v destilované vodě
	Slitina:	C82500
	Temper:	TF00
	Materiál:	Beryliová měď
	Zdroj:	Materion Corporation

Dodavatel:

Materion Corporation

Měď s beryliem

Přehled

Napsat komentář Zrušit odpověď na komentář