Overview
Les alliages de cuivre béryllium sont utilisés pour leur haute résistance et leurs bonnes conductivités électrique et thermique. Il existe deux groupes d’alliages de cuivre au béryllium, les alliages à haute résistance et les alliages à haute conductivité.
Les alliages à haute résistance corroyés contiennent 1,6 à 2,0 % de béryllium et environ 0,3 % de cobalt. Les alliages coulés à haute résistance ont des concentrations de béryllium allant jusqu’à 2,7%. Les alliages à haute conductivité contiennent 0,2 à 0,7 % de béryllium et des quantités plus élevées de nickel et de cobalt. Ces alliages sont utilisés dans des applications telles que les contacts de connecteurs électroniques, les équipements électriques tels que les lames de commutateurs et de relais, les paliers de commande, les boîtiers de dispositifs de détection magnétique, les applications sans étincelles, les petits ressorts, les moules en plastique à grande vitesse et les systèmes de soudage par résistance. Les cuivres au béryllium coulés sont fréquemment utilisés pour les moules d’injection plastique. Les matériaux coulés ont une grande fluidité et peuvent reproduire des détails fins dans les modèles maîtres. Leur haute conductivité permet une vitesse de production élevée, tandis que leur bonne résistance à la corrosion et à l’oxydation favorise une longue durée de vie des moules. Les désignations UNS pour les alliages corroyés sont C17200 à C17400 et les alliages coulés sont C82000 à C82800.
La haute résistance des alliages de cuivre au béryllium est atteinte par durcissement par vieillissement ou par précipitation. Le durcissement par vieillissement ou par précipitation résulte de la précipitation d’une phase contenant du béryllium à partir d’une solution solide sursaturée de cuivre essentiellement pur. La précipitation se produit pendant le refroidissement lent des alliages car la solubilité du béryllium dans le cuivre alpha diminue avec la baisse de la température. En général, les alliages sont rapidement refroidis après le traitement de recuit, de sorte que le béryllium reste en solution solide avec le cuivre. Ensuite, l’alliage subit un traitement de précipitation ou de durcissement par vieillissement pendant une heure ou plus à une température comprise entre 200 et 460 C. Lors du revenu, les phases contenant du béryllium, appelées beryllides, précipitent hors de la solution.
Pendant la première étape de la précipitation, il y a la nucléation homogène de zones Guinier-Preston (G-P). Les zones G-P sont de petits domaines de précipitation dans une solution solide de cuivre alpha sursaturée. Les zones G-P n’ont pas de structure cristalline propre bien définie et elles contiennent une forte concentration d’atomes de béryllium, dans ce cas. La formation des zones G-P coïncide généralement avec un changement de propriétés. Dans le cas des alliages de cuivre au béryllium, le changement de propriété est une augmentation de la résistance. Au fur et à mesure que le durcissement par vieillissement progresse, des précipités cohérents métastables de gamma double prime se forment à partir des zones G-P. Suivie par la précipitation de précipités gamma prime. La résistance de ces alliages augmente en raison des contraintes de cohérence qui se développent à l’interface entre la matrice et les précipités en croissance. Le sur-vieillissement des alliages cuivre-béryllium est évité car la phase gamma d’équilibre se forme et provoque une diminution de la résistance. La précipitation de la phase gamma d’équilibre épuise les précipités gamma prime métastables, et ramollit les alliages.
Les alliages de cuivre au béryllium coulés ont la structure dendritique typique du cuivre alpha (pur), avec l’ajout des phases beryllides. Les caractéristiques microstructurelles générales des phases beryllides sont similaires dans les matériaux coulés et corroyés. Les beryllides sont visibles à l’état poli, il n’est pas nécessaire de graver les spécimens pour révéler leur structure. Les beryllides primaires forment des particules intermétalliques bleu-gris qui peuvent mesurer jusqu’à 10 microns de long. Ces beryllides se forment pendant la solidification et ont une morphologie d’écriture chinoise. Les beryllides secondaires se forment après la solidification et ont une morphologie en forme de tige. Dans les pièces moulées en alliage à haute résistance, le réseau inter-dendritique est composé d’alpha et de gamma. Les précipités gamma double prime et gamma prime, dans les alliages de cuivre au béryllium à haute conductivité et à haute résistance, sont trop petits pour être résolus avec un microscope optique, et n’apparaissent donc pas dans les micrographies optiques. La présence de précipités de durcissement par vieillissement dans les alliages à haute résistance peut être détectée indirectement par les stries qui apparaissent à travers les grains. Les stries résultent du chevauchement des contraintes de cohérence aux interfaces entre les précipités et la matrice. Des stries apparaissent sur la surface polie de ces alliages lorsque les précipités de durcissement par vieillissement sont présents et les stries sont gravées de façon très sombre. Cette attaque sombre n’est pas observée dans les alliages à haute conductivité, la microstructure vieillie et non vieillie semble très similaire. La phase gamma à l’équilibre apparaît sous forme de nodules sombres sur une matrice brillante dans les alliages cuivre-béryllium sur-vieillis. Ces précipités gamma se trouvent généralement aux limites des grains et ont une morphologie en plaque.
La microstructure du matériau corroyé, après le durcissement par précipitation, contient des grains grossièrement équiaxes et jumelés de cuivre alpha et une dispersion de particules de nickel, de cobalt ou de beryllure de nickel et de cobalt. La taille des grains est relativement fine en raison de la dispersion des beryllides. Les particules de beryllide sont grossièrement sphériques et de couleur gris bleu. Les beryllides sont plus fins dans le matériau corroyé que dans le matériau coulé car ils sont brisés pendant le traitement thermomécanique. Il n’y a pas de bêta transformé dans la microstructure des matériaux corroyés car il est dissous pendant le traitement thermomécanique. Les précipités gamma double prime et gamma prime responsables du durcissement par vieillissement sont trop petits pour être résolus directement avec un microscope optique. La gravure de l’échantillon révèle les stries sombres associées aux précipités durcis par vieillissement.
NOTE : La taille du fichier de la Vue plus grande et de la Vue la plus grande des micrographies est sensiblement plus grande que la vignette présentée. La taille des images de la vue la plus grande varie de 11K à 120K selon l’image. La taille des images de la vue la plus grande varie de 125K à près de 500K.
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Vue plus grande de la micrographie |
Famille d’alliages: | Alliages à haute teneur en cuivre |
|---|---|---|
| Forme du produit : | ||
| Traitement: | Comme coulé | |
| Etat d’avancement: | ||
| Longueur de ligne d’échelle : | ~ 500Microns | |
| Alliage: | C17000 | |
| Température: | ||
| Matériau : | Cuivre au béryllium | |
| Source: | Université de Floride |
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Vue plus grande de la micrographie |
Famille d’alliages: | Alliages à haute teneur en cuivre |
|---|---|---|
| Forme du produit : | ||
| Traitement: | Comme coulé | |
| Etat d’avancement: | ||
| Longueur de ligne d’échelle : | ~ 50Microns | |
| Alliage: | C17000 | |
| Température: | ||
| Matériau : | Cuivre au béryllium | |
| Source: | Université de Floride |
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Vue plus grande de la micrographie |
Famille d’alliages: | Alliages à haute teneur en cuivre |
|---|---|---|
| Forme du produit : | ||
| Traitement: | Comme coulé | |
| Etat d’avancement: | ||
| Longueur de ligne d’échelle : | ~ 125Microns | |
| Alliage: | C17000 | |
| Température: | ||
| Matériau : | Cuivre béryllium | |
| Source: | Université de Floride |
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Description:Recuit en solution à 790 C (1450 F) et laminage à froid à 37% jusqu’à la trempe complète. La section longitudinale montre des grains allongés de phase alpha et de beryllides de cobalt. Vue plus grande de la micrographie |
Famille d’alliage: | Alliages à haute teneur en cuivre |
|---|---|---|
| Forme du produit: | Bande | |
| Traitement : | Coulée, laminée à chaud, recuite intermédiaire, laminée à froid, recuite en solution et laminée à froid 37% à la trempe dure | |
| Etat d’attaque: | Persulfate d’ammonium/hydroxyde d’ammonium ; 1 partie de NH40H (hydroxyde d’ammonium) (conc) et 2 parties de (NH4)2S208(persulfate d’arnmonium), 2.5% dans l’eau distillée | |
| Alliage: | C17200 | |
| Temper: | TD04 | |
| Matériau : | Cuivre au béryllium | |
| Source: | Materion Corporation |
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Description:Coulée, homogénéisée et travaillée à chaud. La microstructure présente une distribution non uniforme de la taille des grains, typique d’un produit travaillé à chaud. Une plus grande uniformité dans la distribution de la taille des grains peut être obtenue dans le produit fini par des opérations successives de travail à froid et de recuit. Vue plus grande de la micrographie |
Famille d’alliages: | Alliages à haute teneur en cuivre |
|---|---|---|
| Forme du produit: | Plaquette | |
| Traitement : | Coulée, homogénéisée et travaillée à chaud | |
| Etchant: | Persulfate d’ammonium/hydroxyde d’ammonium ; 1 partie NH40H (hydroxyde d’ammonium) (conc) et 2 parties (NH4)2S208 (persulfate d’ammonium), 2.5% dans de l’eau distillée | |
| Alliage: | C17200 | |
| Temper: | M20 (travaillé à chaud) | |
| Matériau : | Cuivre au béryllium | |
| Source: | Materion Corporation |
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Description:Recuit en solution à 790 C (1450 F), trempé à température ambiante. La section longitudinale montre des grains équiaxes de phase alpha sursaturée, solution solide de béryllium dans le cuivre. On observe des particules de beryllure de cobalt qui ne se dissolvent pas pendant le recuit de mise en solution. Vue plus grande de la micrographie |
Famille d’alliage: | Alliages à haute teneur en cuivre |
|---|---|---|
| Forme du produit: | Bande | |
| Traitement : | Coulée, laminée à chaud, recuite intermédiaire, laminée à froid et recuite en solution | |
| Etchant: | Persulfate d’ammonium/hydroxyde d’ammonium ; 1 partie de NH40H (hydroxyde d’ammonium) (conc) et 2 parties de (NH4)2S208(persulfate d’ammonium), 2.5% dans de l’eau distillée. | |
| Alliage: | C17200 | |
| Température: | TB00 | |
| Matériau: | Cuivre au béryllium | |
| Source : | Materion Corporation |
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Description:Recuit en solution à 790 C (1450 F), puis durci par précipitation à 315 C (600 F) pendant 3 h pour atteindre la dureté maximale réalisable. La section longitudinale montre des grains alpha équiaxes et la phase beryllide de cobalt uniformément dispersée dans la matrice. Les précipités de renforcement qui résultent du traitement thermique de précipitation ne sont pas résolus par microscopie optique. De petites quantités de phase gamma d’équilibre sont présentes dans les limites des grains. Vue plus grande de la micrographie |
Famille d’alliage: | Alliages à haute teneur en cuivre |
|---|---|---|
| Forme du produit: | Bande | |
| Traitement : | Coulée, laminée à chaud, recuite intermédiaire, laminée à froid, recuite en solution et durcie par vieillissement jusqu’à la dureté maximale | |
| Etchant: | Persulfate d’ammonium/hydroxyde d’ammonium ; 1 partie de NH40H (hydroxyde d’ammonium) (conc) et 2 parties de (NH4)2S208 (persulfate d’ammonium), 2.5% dans de l’eau distillée | |
| Alliage: | C17200 | |
| Temper: | TF00 | |
| Matériau : | Cuivre au béryllium | |
| Source: | Materion Corporation |
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Description:Fraise durcie au tempérament TMOO pour obtenir une formabilité maximale à une résistance modérée. La section longitudinale montre des grains grossièrement équiaxes de la phase de matrice de solution solide riche en cuivre alpha. De petites particules de beryllure de cobalt sont uniformément dispersées dans la matrice. Les précipités de renforcement qui se forment pendant le traitement thermique de précipitation ne sont pas résolus par microscopie optique. Vue plus grande de la micrographie |
Famille d’alliages: | Alliages à haute teneur en cuivre |
|---|---|---|
| Forme du produit: | Bande | |
| Traitement : | Coulée, laminée à chaud, recuite intermédiaire, laminée à froid, recuite en solution et durcie par laminage à des plages de propriétés spécifiques | |
| État de gravure: | Persulfate d’ammonium/hydroxyde d’ammonium, 1 partie NH40H (hydroxyde d’ammonium) (conc) et 2 parties (NH4)2S208 (persulfate d’ammonium), 2.5% dans de l’eau distillée | |
| Alliage: | C17200 | |
| Tempe: | TM00 | |
| Matériau : | Cuivre au béryllium | |
| Source: | Materion Corporation |
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Description: Vue plus grande de la micrographie |
Famille d’alliage: | Alliages à haute teneur en cuivre |
|---|---|---|
| Forme du produit: | Bande | |
| Traitement : | Coulée, laminée à chaud, recuite intermédiaire, laminée à froid, recuite en solution, durcie par vieillissement au-delà de la condition de dureté maximale | |
| Etchant: | Persulfate d’ammonium/hydroxyde d’ammonium ; 1 partie de NH40H (hydroxyde d’ammonium) (conc) et 2 parties de (NH4)2S208 (persulfate d’ammonium), 2.5% dans de l’eau distillée | |
| Alliage: | C17200 | |
| Tempe: | Overaged | |
| Matériau : | Cuivre au béryllium | |
| Source: | Materion Corporation |
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Description:Recuit de dissolution, laminé à froid 37% à la trempe dure et durci par précipitation à 315 C (600 F) pendant 2 h pour obtenir une dureté maximale. La section longitudinale montre des grains allongés de phase alpha et de beryllides de cobalt. Les striations sont dues à des précipités métastables, non résolus par microscopie optique. Vue plus grande de la micrographie |
Famille d’alliages: | Alliages à haute teneur en cuivre |
|---|---|---|
| Forme du produit: | Bande | |
| Traitement : | Coulée, laminée à chaud, recuit intermédiaire, laminée à froid, recuit de mise en solution, laminée à froid 37% à la trempe dure, durcie par vieillissement à la dureté maximale | |
| Etchant: | Persulfate d’ammonium/hydroxyde d’ammonium ; 1 partie NH40H (hydroxyde d’ammonium) (conc) et 2 parties (NH4)2S208 (persulfate d’ammonium), 2.5% dans l’eau distillée | |
| Alliage: | C17200 | |
| Température: | TH04 | |
| Matériau : | Cuivre au béryllium | |
| Source: | Materion Corporation |
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Description:Durci par laminage à la trempe TM08 pour une résistance élevée et une formabilité limitée. La section longitudinale montre la phase de solution solide riche en cuivre alpha avec des grains allongés, résultat d’un travail à froid avant le durcissement par précipitation. On observe des particules de beryllure de cobalt uniformément dispersées dans la matrice. Les stries sont dues à une précipitation métastable au sein de l’alliage. Les précipités de renforcement qui se forment pendant le traitement thermique par précipitation ne sont pas résolus par microscopie optique. Vue plus grande de la micrographie |
Famille d’alliage: | Alliages à haute teneur en cuivre |
|---|---|---|
| Forme du produit: | Bande | |
| Traitement : | Coulée, laminée à chaud, recuite intermédiaire, laminée à froid, recuite en solution, laminée et durcie par laminage à des plages de propriétés spécifiques | |
| Etchant: | Persulfate d’ammonium/hydroxyde d’ammonium ; 1 partie de NH40H (hydroxyde d’ammonium) (conc) et 2 parties de (NH4)2S208 (persulfate d’ammonium), 2.5% dans l’eau distillée | |
| Alliage: | C17200 | |
| Température: | TM08 | |
| Matériau : | Cuivre au béryllium | |
| Source: | Materion Corporation |
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Description: Vue plus grande de la micrographie |
Famille d’alliage: | Alliages à haute teneur en cuivre |
|---|---|---|
| Forme du produit: | Bande | |
| Traitement : | Coulée, laminée à chaud, recuite intermédiaire, laminée à froid, recuite en solution et durcie par vieillissement jusqu’à dureté maximale | |
| Etat d’attaque: | Cyanure ; 1 g de KCN (cyanure de potassium) et 100 ml. eau distillée | |
| Alliage: | C17500 | |
| Température: | TF00 | |
| Matériau: | Cuivre au béryllium | |
| Source : | Materion Corporation |
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Description: Vue plus grande de la micrographie |
Famille d’alliages: | Alliages à haute teneur en cuivre |
|---|---|---|
| Forme du produit: | Bande | |
| Traitement : | Coulée, laminée à chaud, recuite intermédiaire, laminée à froid, recuite en solution, laminée à froid et durcie par vieillissement jusqu’à la dureté maximale | |
| État d’attaque: | Cyanure ; 1 g de KCN (cyanure de potassium) et 100 ml. eau distillée | |
| Alliage: | C17500 | |
| Température: | TH04 | |
| Matériau: | Cuivre au béryllium | |
| Source : | Materion Corporation |
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Description: Vue plus grande de la micrographie |
Famille d’alliage: | Alliages à haute teneur en cuivre |
|---|---|---|
| Forme du produit: | Bande | |
| Traitement : | Coulée, laminée à chaud, recuite intermédiaire, laminée à froid, recuite en solution et durcie par vieillissement jusqu’à la dureté maximale atteignable | |
| État d’attaque: | Cyanure ; 1 g de KCN (cyanure de potassium) et 100 ml. eau distillée | |
| Alliage: | C17510 | |
| Température: | TF00 | |
| Matériau: | Cuivre au béryllium | |
| Source : | Materion Corporation |
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Description: Vue plus grande de la micrographie |
Famille d’alliage: | Alliages à haute teneur en cuivre |
|---|---|---|
| Forme du produit: | Bande | |
| Traitement : | Coulée, laminée à chaud, recuite intermédiaire, laminée à froid, recuite en solution, laminée à froid et durcie par vieillissement jusqu’à la dureté maximale | |
| Etchant: | Cyanure / peroxyde / hydroxyde – 20 ml. KCN (cyanure de potassium), 5 ml. H202 (peroxyde d’hydrogène), et 1 à 2 ml. NH40H (hydroxyde d’ammonium) | |
| Alliage: | C17510 | |
| Tempe: | TH01 | |
| Matériau : | Cuivre au béryllium | |
| Source: | Materion Corporation |
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Description:Microstructure telle que coulée montrant des réseaux interdendritiques de grande phase de beryllide primaire qui se forment pendant la solidification dans une matrice de solution solide riche en cuivre alpha. De petits beryllides secondaires en forme d’aiguille avec une orientation cristallographique préférée, qui précipitent à partir de la solution solide pendant le refroidissement lent après la coulée, sont observés partout. Vue plus grande de la micrographie |
Famille d’alliages: | Alliages à haute teneur en cuivre |
|---|---|---|
| Forme du produit : | Coulée | |
| Traitement: | Comme coulée | |
| Etat d’attaque: | Cyanure – 1 g de KCN (cyanure de potassium) et 100 ml. eau distillée | |
| Alliage: | C82200 | |
| Température: | ||
| Matériau: | Cuivre au béryllium | |
| Source : | Materion Corporation |
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Description: Vue plus grande de la micrographie |
Famille d’alliage: | Alliages à haute teneur en cuivre |
|---|---|---|
| Forme du produit: | Coulée | |
| Traitement : | Coulée, recuit de mise en solution et vieillissement | |
| Etchant: | Persulfate d’ammonium/hydroxyde d’ammonium ; 1 partie NH40H (hydroxyde d’ammonium) (conc) et 2 parties (NH4)2S208 (persulfate d’ammonium), 2.5% dans de l’eau distillée | |
| Alliage: | C82500 | |
| Temper: | TF00 | |
| Matériau : | Cuivre au béryllium | |
| Source: | Materion Corporation |
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