Ressourcer: Standarder og egenskaber - Mikrostrukturer af kobber og kobberlegeringer: Kobber beryllium

Overblik

Kobber berylliumlegeringer anvendes på grund af deres høje styrke og gode elektriske og termiske ledningsevne. Der findes to grupper af kobberberberylliumlegeringer, højstyrkelegeringer og legeringer med høj ledningsevne.

Den smedede højstyrkelegering indeholder 1,6 til 2,0 % beryllium og ca. 0,3 % kobolt. De støbte højstyrkelegeringer har berylliumkoncentrationer på op til 2,7 %. Legeringer med høj ledningsevne indeholder 0,2-0,7 % beryllium og større mængder nikkel og kobolt. Disse legeringer anvendes i applikationer som f.eks. kontakter til elektroniske stik, elektrisk udstyr som f.eks. afbryder- og relæblade, styrelagre, huse til magnetiske sensorer, applikationer uden gnistdannelse, små fjedre, højhastighedsplastforme og modstandssvejsningssystemer. Støbt berylliumkobber anvendes ofte til plastsprøjtestøbeforme. De støbte materialer har en høj smidighed og kan gengive fine detaljer i grundmodeller. Deres høje ledningsevne muliggør en høj produktionshastighed, mens deres gode korrosions- og oxidationsbestandighed fremmer en lang levetid for støberne. UNS-betegnelserne for de smedede legeringer er C17200 til C17400 og de støbte legeringer er C82000 til C82800.

Den høje styrke i kobberberberylliumlegeringerne opnås ved aldershærdning eller udfældningshærdning. Ældnings- eller udfældningshærdningen er resultatet af udfældning af en berylliumholdig fase fra en overmættet fast opløsning af hovedsagelig rent kobber. Udfældningen sker under den langsomme afkøling af legeringerne, fordi opløseligheden af beryllium i alfa-kobber falder med faldende temperatur. Typisk afkøles legeringerne hurtigt efter udglødningsbehandlingen, så berylliumet forbliver i fast opløsning med kobberet. Derefter underkastes legeringen en udfældnings- eller ældningshærdningsbehandling i en time eller mere ved en temperatur mellem 200 og 460 C. Ved hærdningen udfældes de berylliumholdige faser, kaldet beryllider, ud af opløsningen.

I den første fase af udfældningen sker der en homogen kernedannelse af Guinier-Preston-zoner (G-P). G-P-zonerne er små udfældningsdomæner i en overmættet alpha-kobber fast opløsning. G-P-zonerne har ikke deres egen veldefinerede krystalstruktur, og de indeholder en høj koncentration af, i dette tilfælde, berylliumatomer. Dannelsen af G-P-zoner falder normalt sammen med en ændring i egenskaberne. I beryllium-kobberlegeringer er egenskabsændringen en stigning i styrke. Efterhånden som ældningshærdningen skrider frem, dannes der fra G-P-zonerne sammenhængende metastabile gamma-dobbelt-prime-udfældninger. Efterfulgt af udfældning af gamma-primeudfældninger. Styrken af disse legeringer stiger som følge af de kohærensspændinger, der udvikles ved grænsefladen mellem matrixen og de voksende udfældninger. Overældning af kobberberylliumlegeringer undgås, fordi der dannes en gammafase i ligevægt, som medfører et fald i styrke. Udfældningen af ligevægtsgammafasen udtømmer de metastabile gammaprimeudfældninger og blødgør legeringerne.

De støbte kobberberberylliumlegeringer har den typiske dendritiske struktur af alfa (rent) kobber med tilføjelse af beryllidfaser. De generelle mikrostrukturelle træk ved beryllidfaserne er ens i de støbte og smedede materialer. Berylliderne kan ses i poleret tilstand, og det er ikke nødvendigt at ætse prøverne for at afsløre deres struktur. Primære beryllider danner blågrå intermetalliske partikler, der kan være op til 10 mikrometer lange. Disse beryllider dannes under størkning og har en kinesisk skriftmorfologi. De sekundære beryllider dannes efter størkning og har en stavlignende morfologi. I støbegods af højstyrkelegeringer består det interdendritiske netværk af alfa- og gamma-ler. I både de højledende og højstyrke kobberberylliumlegeringer med høj ledningsevne og de højstyrke kobberberylliumlegeringer er gamma-dobbeltprimer- og gammaprimerudfældningerne for små til at blive opløst med et optisk mikroskop og vises derfor ikke på de optiske mikrobilleder. Tilstedeværelsen af aldershærdende udfældninger i de højstyrke-legeringer kan påvises indirekte ved de striber, der kommer til syne i kornene. Striberne skyldes overlapning af kohærensspændinger ved grænsefladerne mellem udfældningerne og matricen. Der er striber på den polerede overflade af disse legeringer, når de ældningshærdende udfældninger er til stede, og striberne ætser meget mørkt. Denne mørke ætsning ses ikke i legeringer med høj ledningsevne, og den ældede og uældede mikrostruktur ser meget ens ud. Gammafasen i ligevægt fremstår som mørke knuder på en lys matrix i overældede kobberberylliumlegeringer. Disse gammaudfældninger findes typisk ved korngrænserne og har en pladeagtig morfologi.

Mikrostrukturen i det bearbejdede materiale indeholder efter udfældningshærdning groft ligebenede, tvillingede korn af alfa-kobber og en dispersion af nikkel-, kobolt- eller nikkel- og koboltberyllidpartikler. Kornstørrelserne er relativt fine på grund af spredningen af berylliderne. Beryllidpartiklerne er nogenlunde kugleformede og blågrå i farven. Berylliderne er finere i det smedede materiale end i det støbte materiale, fordi de er blevet opløst under den termomekaniske behandling. Der er ingen transformeret beta i mikrostrukturen i de smedede materialer, fordi de opløses under den termomekaniske bearbejdning. De gamma-dobbeltprime- og gammaprimeudfældninger, der er ansvarlige for ældningshærdningen, er for små til at blive opløst direkte med et optisk mikroskop. Ætsning af prøven afslører de mørke striber, der er forbundet med de aldershærdede udfældninger.

BEMÆRK: Filstørrelsen af den større og største visning af mikrobillederne er væsentligt større end det viste miniaturebillede. Billederne i den større visning varierer i størrelse fra 11K til 120K afhængigt af billedet. De største billeder varierer i størrelse fra 125K til næsten 500K.

Nominel sammensætning: Cu 99,5, Be 1,6-1.79 Større billede af mikroskopiStørste billede af mikroskopi	Legeringsfamilie:	Høj kobberlegeringer
	Produktform:
	Bearbejdning:	Som støbt
	Etchant:
	Skala linjelængde:
	Skala linjelængde:	~ 500Micron
	Legering:	C17000
	Temper:
	Materiale:
Materiale:
	Beryllium kobber
Kilde:	University of Florida

Nominel sammensætning:Cu 99.5, Be 1.6-1.79 Større billede af mikroskopiStørste billede af mikroskopi	Legeringsfamilie:	Høj kobberlegeringer
	Produktform:
	Bearbejdning:	Som støbt
	Etchant:
	Skala linjelængde:
	Skala linjelængde:	~ 50Micron
	Legering:	C17000
	Temper:
	Materiale:
Materiale:
	Beryllium kobber
Kilde:	University of Florida

Nominel sammensætning:Cu 99.5, Be 1.6-1.79 Større billede af mikroskopiStørste billede af mikroskopi	Legeringsfamilie:	Høj kobberlegeringer
	Produktform:
	Bearbejdning:	Som støbt
	Etchant:
	Skala linjelængde:
	Skala linjelængde:	~ 125Micron
	Legering:	C17000
	Temper:
	Materiale:
Materiale:
	Beryllium kobber
Kilde:	University of Florida

Nominel sammensætning:Be 1.80-2,00, Co + Ni 0,20 min, Co + Ni + Fe 0,6 max, Pb 0,02 max, Cu + summen af navngivne elementer 99,5 min Beskrivelse: Løsningsglødet ved 790 C (1450 F) og koldvalset 37% til fuld hårdførhed. Længdesnit viser langstrakte korn af alfafase og koboltberyllider. Større billede af mikroskopiStørste billede af mikroskopi	Legeringsfamilie:	Legeringer med højt kobberindhold
	Produktform:	Strimler
	Bearbejdning:	Godset, varmvalset, mellemglødet, koldvalset, opløsningsglødet og koldvalset 37% til hård tilstand
	Etchanting:	Ammoniumpersulfat/ammoniumhydroxid; 1 del NH40H (ammoniumhydroxid) (conc) og 2 dele (NH4)2S208(arnmoniumpersulfat), 2.5% i destilleret vand
	Legering:		C17200
	Temperatur:		TD04
	Materiale:	Beryllium kobber
	Kilde:	Materion Corporation

Nominel sammensætning:Be 1.80-2,00, Co + Ni 0,20 min, Co + Ni + Fe 0,6 max, Pb 0,02 max, Cu + summen af navngivne elementer 99,5 min Beskrivelse: Gstøbt, homogeniseret og varmbearbejdet. Mikrostrukturen viser uensartet fordeling af kornstørrelser, typisk for varmbearbejdet produkt. Der kan opnås større ensartethed i kornstørrelsesfordelingen i det færdige produkt ved på hinanden følgende koldbearbejdning og udglødning. Større billede af mikroskopiStørste billede af mikroskopi	Legeringsfamilie:	Legeringer med højt kobberindhold
	Produktform:	Plade
	Fremstilling:	Gegast, homogeniseret og varmbearbejdet
	Etchant:	Ammoniumpersulfat/ammoniumhydroxid; 1 del NH40H (ammoniumhydroxid) (konc) og 2 dele (NH4)2S208 (ammoniumpersulfat), 2.5% i destilleret vand
	Legering:	C17200
	Temperatur:	M20 (varmbearbejdet)
	Materiale:	Beryllium kobber
	Kilde:	Materion Corporation

Nominel sammensætning:Be 1.80-2,00, Co + Ni 0,20 min, Co + Ni + Fe 0,6 max, Pb 0,02 max, Cu + summen af de nævnte grundstoffer 99,5 min Beskrivelse: Løsningsglødet ved 790 C (1450 F), nedkølet til stuetemperatur. Længdesnit viser ligebenede korn af overmættet alfafase, fast opløsning af beryllium i kobber. Der ses koboltberyllidpartikler, som ikke opløses under opløsningsglødning. Større billede af mikroskopiStørste billede af mikroskopi	Legeringsfamilie:	Høj kobberlegeringer
	Produktform:	Strimler
	Fremstilling:	Gegjort, varmvalset, mellemglødet, koldvalset og opløsningsglødet
	Etchant:	Ammoniumpersulfat/ammoniumhydroxid; 1 del NH40H (ammoniumhydroxid) (conc) og 2 dele (NH4)2S208(anmoniumpersulfat), 2.5% i destilleret vand.
	Legering:	C17200
	Temper:	TB00
	Materiale:	Beryllium kobber
	Kilde:	Beryllium kobber
Kilde:	Materion Corporation

Nominel sammensætning:Be 1.80-2,00, Co + Ni 0,20 min, Co + Ni + Fe 0,6 max, Pb 0,02 max, Cu + summen af de nævnte elementer 99,5 min Beskrivelse: Løsningsglødet ved 790 C (1450 F), efterfølgende udfældningshærdet ved 315 C (600 F) i 3 timer for at opnå den maksimale opnåelige hårdhed. Længdesnit viser ligeakserede alfakorn og koboltberyllidfasen ensartet fordelt i hele matricen. De forstærkende udfældninger, der er resultatet af udfældningsvarmebehandlingen, er ikke opløst ved optisk mikroskopi. Der er små mængder af ligevægtsgammafase til stede i korngrænserne. Større billede af mikroskopiStørste billede af mikroskopi	Legeringsfamilie:	Legeringer med højt kobberindhold
	Produktform:	Strimler
	Fremstilling:	Godset, varmvalset, mellemglødet, koldvalset, opløsningsglødet og ældningshærdet til maksimal hårdhed
	Etchanting:	Ammoniumpersulfat/ammoniumhydroxid; 1 del NH40H (ammoniumhydroxid) (conc) og 2 dele (NH4)2S208 (ammoniumpersulfat), 2.5% i destilleret vand
	Legering:		C17200
	Temper:		TF00
	Materiale:	Beryllium kobber
	Kilde:	Materion Corporation

Nominel sammensætning:Be 1.80-2,00, Co + Ni 0,20 min, Co + Ni + Fe 0,6 max, Pb 0,02 max, Cu + summen af de nævnte grundstoffer 99,5 min Beskrivelse: Frashærdet til TMOO-temperatur for at opnå maksimal formbarhed ved moderat styrke. Længdesnit viser nogenlunde ligebenede korn af alfa-kobberrig fast opløsningsmatrixfase. Små koboltberyllidpartikler er jævnt fordelt i hele matrixen. De forstærkende udfældninger, der dannes under udfældningsvarmebehandlingen, er ikke opløst ved optisk mikroskopi. Større billede af mikroskopiStørste billede af mikroskopi	Legeringsfamilie:	Høj kobberlegeringer
	Produktform:	Strimler
	Bearbejdning:	Gegjort, varmvalset, mellemglødet, koldvalset, opløsningsglødet og valset hærdet til specifikke egenskabsområder
	Etchanting:	Ammoniumpersulfat/anmoniumhydroxid, 1 del NH40H (ammoniumhydroxid) (conc) og 2 dele (NH4)2S208 (ammoniumpersulfat), 2.5% i destilleret vand
	Legering:		C17200
	Temper:		TM00
	Materiale:	Beryllium kobber
	Kilde:	Materion Corporation

Nominel sammensætning:Be 1.80-2.00, Co + Ni 0.20 min, Co + Ni + Fe 0.6 max, Pb 0.02 max, Cu + summen af navngivne elementer 99.5 min Beskrivelse: Løsningsglødet ved 790 C (1450 F), udfældningsvarmebehandlet ved 370 C (700 F) i 6 timer for at opnå den bløde, overældede tilstand. Strukturen viser ækviaxede korn af alfafase og ligevægtsgammaudfældninger i korngrænserne, der fremstår som mørke knuder i en lys matrix. Striber i alfa-matrixen er resultatet af samtidig dannelse af metastabil udfældning, som ikke kan opløses optisk. Større billede af mikroskopiStørste billede af mikroskopi	Legeringsfamilie:	Høj kobberlegeringer
	Produktform:	Strimler
	Fremstilling:	Gegjort, varmvalset, mellemglødet, koldvalset, opløsningsglødet, ældningshærdet ud over den maksimale hårdhedstilstand
	Etchanting:	Ammoniumpersulfat/ammoniumhydroxid; 1 del NH40H (ammoniumhydroxid) (conc) og 2 dele (NH4)2S208 (ammoniumpersulfat), 2.5% i destilleret vand
	Legering:	C17200
	Temperatur:	Overaged
	Materiale:	Beryllium kobber
	Kilde:	Materion Corporation

Nominel sammensætning:Be 1.80-2,00, Co + Ni 0,20 min, Co + Ni + Fe 0,6 max, Pb 0,02 max, Cu + summen af de nævnte elementer 99,5 min Beskrivelse: Løsningsglødet, koldvalset 37 % til hård tilstand og udfældningshærdet ved 315 C (600 F) i 2 timer for at opnå maksimal hårdhed. Længdesnit viser langstrakte korn af alfafase og koboltberyllider. Striberne skyldes metastabile udfældninger, som ikke kan opløses ved optisk mikroskopi. Større billede af mikroskopiStørste billede af mikroskopi	Legeringsfamilie:	Høj kobberlegeringer
	Produktform:	Strimler
	Fremstilling:	Godset, varmvalset, mellemglødet, koldvalset, opløsningsglødet, koldvalset 37% til hård tilstand, ældningshærdet til maksimal hårdhed
		Etchant:	Ammoniumpersulfat/ammoniumhydroxid; 1 del NH40H (ammoniumhydroxid) (conc) og 2 dele (NH4)2S208 (ammoniumpersulfat), 2.5% i destilleret vand
	Legering:		C17200
	Temper:		TH04
	Materiale:	Beryllium kobber
	Kilde:	Materion Corporation

Nominel sammensætning:Be 1.80-2.00, Co + Ni 0.20 min, Co + Ni + Fe 0.6 max, Ph 0.02 max, Cu + summen af de nævnte elementer 99.5 min Beskrivelse:Frashærdet til TM08-temperatur for høj styrke og begrænset formbarhed. Længdesnit viser den alfa-kobberrige fast opløsningsfase med langstrakte korn som følge af koldbearbejdning før udfældningshærdning. Koboltberyllidpartikler er observeret jævnt fordelt i hele matricen. Striber er forårsaget af metastabil udfældning i legeringen. De forstærkende udfældninger, der dannes under udfældningsvarmebehandling, opløses ikke ved optisk mikroskopi. Større billede af mikroskopiStørste billede af mikroskopi	Legeringsfamilie:	Høj kobberlegeringer
	Produktform:	Strimler
	Fremstilling:	Gegjort, varmvalset, mellemglødet, koldvalset, opløsningsglødet, valset og valsningshærdet til specifikke egenskabsområder
		Etchant:	Ammoniumpersulfat/ammoniumhydroxid; 1 del NH40H (ammoniumhydroxid) (conc) og 2 dele (NH4)2S208 (ammoniumpersulfat), 2.5% i destilleret vand
	Legering:		C17200
	Temper:		TM08
	Materiale:	Beryllium kobber
	Kilde:	Materion Corporation

Nominel sammensætning:Be 0.4-0,7, Co 2,4-2,7, Cu + summen af de nævnte elementer 99,5 min Beskrivelse: Løsningsglødet ved 900 C (1650 F), og udfældningshærdet ved 480 C (900 F) i 3 timer for at opnå maksimal hårdhed. Der er observeret ligakoksede fine korn af alfafase med små koboltberyllidpartikler jævnt fordelt i hele matricen. De forstærkende metastable udfældninger er ikke opløst. Større billede af mikroskopiStørste billede af mikroskopi	Legeringsfamilie:	Høj kobberlegeringer
	Produktform:	Strimler
	Fremstilling:	Gegjort, varmvalset, mellemglødet, koldvalset, opløsningsglødet og ældningshærdet til maksimal hårdhed
	Etchanting:	Cyanid; 1 g KCN (kaliumcyanid) og 100 ml. destilleret vand
	Legering:	C17500
	Temper:	TF00
	Materiale:	Beryllium kobber
	Kilde:	Beryllium kobber
Kilde:	Materion Corporation

Nominel sammensætning:Be 0.4-0,7, Co 2,4-2,7, Cu + summen af navngivne elementer 99,5 min Beskrivelse: Løsningsglødet ved 900 C (1650 F), koldvalset til hård tilstand og udfældningshærdet ved 480 C (900 F) i 2 timer for at opnå maksimal hårdhed. Strukturen består af aflange fine korn af alfafase og koboltberyllidfase ensartet fordelt i hele matricen. Større billede af mikroskopiStørste billede af mikroskopi	Legeringsfamilie:	Høj kobberlegeringer
	Produktform:	Strimler
	Bearbejdning:	Gegjort, varmvalset, mellemglødet, koldvalset, opløsningsglødet, koldvalset og ældningshærdet til maksimal hårdhed
		Etchant:	Cyanid; 1 g KCN (kaliumcyanid) og 100 ml. destilleret vand
	Legering:	C17500
	Temper:	TH04
	Materiale:	Beryllium kobber
	Kilde:	Beryllium kobber
Kilde:	Materion Corporation

Nominel sammensætning:Be 0.2-0,6, Ni 1,4-2,2, Cu + summen af de nævnte elementer 99,5 min Beskrivelse: Løsningsglødet ved 900 C (1650 F), og udfældningshærdet ved 480 C (900 F) i 3 timer for at opnå maksimal hårdhed. Der er observeret ligaksede korn af alfafase med små nikkelberyllidpartikler jævnt fordelt i matrixen. Større billede af mikroskopiStørste billede af mikroskopi	Legeringsfamilie:	Legeringer med højt kobberindhold
	Produktform:	Strimler
	Fremstilling:	Gegjort, varmvalset, mellemglødet, koldvalset, opløsningsglødet og ældningshærdet til maksimal opnåelig hårdhed
		Etchant:	Cyanid; 1 g KCN (kaliumcyanid) og 100 ml. destilleret vand
	Legering:	C17510
	Temper:	TF00
	Materiale:	Beryllium kobber
	Kilde:	Beryllium kobber
Kilde:	Materion Corporation

Nominel sammensætning:Be 0.2-0,6, Ni 1,4-2,2, Cu + summen af de nævnte elementer 99,5 min Beskrivelse: Løsningsglødet ved 900 C (I 650 F), koldvalset 11%, og udfældningshærdet ved 480 C (900 F) i 2 timer for at opnå maksimal hårdhed. Strukturen består af let aflange korn af alfafase og små nikkelberyllidpartikler. De forstærkende metastable udfældninger er ikke opløst. Større billede af mikroskopiStørste billede af mikroskopi	Legeringsfamilie:	Høj kobberlegeringer
	Produktform:	Strimler
	Fremstilling:	Gegjort, varmvalset, mellemglødet, koldvalset, opløsningsglødet, koldvalset og ældningshærdet til maksimal hårdhed
		Etchant:	Cyanid / peroxid / hydroxid – 20 ml. KCN (kaliumcyanid), 5 ml. H202 (hydrogenperoxid) og 1 til 2 ml. NH40H (ammoniumhydroxid)
	Legering:		C17510
	Temper:	TH01
	Materiale:	Beryllium kobber
	Kilde:	Materion Corporation

Nominel sammensætning:Be 0.60, Ni 1,5, Cu + summen af navngivne elementer 99,5 min Beskrivelse:Mikrostruktur i støbt tilstand viser interdendritiske netværk af store primære beryllidfaser, der dannes under størkning i en alfa-kobberrig matrix med fast opløsning. Små nåleformede sekundære beryllider med foretrukken krystallografisk orientering, som udfældes fra fast opløsning under langsom afkøling efter støbning, er observeret overalt. Større billede af mikroskopiStørste billede af mikroskopi	Legeringsfamilie:	Høj kobberlegeringer
	Produktform:	Høj kobberlegeringer
	Produktform:	Støbning
	Fremstilling:	Som støbt
		Etchant:	Cyanid – 1 g KCN (kaliumcyanid) og 100 ml. destilleret vand
	Legering:	C82200
	Temper:
	Materiale:	Beryllium kobber
Kilde:	Beryllium kobber
Kilde:	Materion Corporation

Nominel sammensætning:Be 2.06, Co 0,50, Si 0,25, Cu + summen af de navngivne elementer 99,5 min. Beskrivelse: Gegjort, opløsningsglødet ved 790 C (1450 F) og ældet til maksimal hårdhed (Rockwell C38-43), ved 315 C (600 F) i 3 timer. Mikrostrukturen viser skriftberyllider og kantet betafase, omdannet til et lamelagtigt aggregat af alfa- og gammafaser i en alfa-kobberrig matrix i fast opløsning. Striber er et resultat af metastabil udfældning i legeringen. Større billede af mikroskopiStørste billede af mikroskopi	Legeringsfamilie:	Høj kobberlegeringer
	Produktform:	Støbning
	Fremstilling:	Gegstøbt, opløsningsglødet og ældet
	Etchant:	Ammoniumpersulfat/ammoniumhydroxid; 1 del NH40H (ammoniumhydroxid) (konc) og 2 dele (NH4)2S208 (ammoniumpersulfat), 2.5% i destilleret vand
	Legering:		C82500
	Temper:	TF00
	Materiale:	Beryllium kobber
	Kilde:	Materion Corporation

Overblik

Skriv en kommentar Annuller svar