Berylliumkoppar

av

Översikt

Kopparberylliumlegeringar används för sin höga hållfasthet och goda elektriska och termiska ledningsförmåga. Det finns två grupper av kopparberylliumlegeringar, höghållfasta legeringar och legeringar med hög ledningsförmåga.

De smidda höghållfasta legeringarna innehåller 1,6 till 2,0 % beryllium och cirka 0,3 % kobolt. De gjutna höghållfasta legeringarna har berylliumkoncentrationer på upp till 2,7 %. De högledande legeringarna innehåller 0,2-0,7 % beryllium och högre halter av nickel och kobolt. Dessa legeringar används i tillämpningar som elektroniska kontakter, elektrisk utrustning som strömbrytare och reläblad, styrlager, höljen för magnetiska sensorer, tillämpningar som inte ger gnistor, små fjädrar, höghastighetsplastformar och motståndssvetsningssystem. Gjutna berylliumkoppar används ofta för plastsprutformar. De gjutna materialen har hög smidighet och kan återge fina detaljer i mallar. Deras höga ledningsförmåga möjliggör hög produktionshastighet, medan deras goda korrosions- och oxidationsbeständighet främjar en lång livslängd på formarna. UNS-beteckningarna för de smidda legeringarna är C17200 till C17400 och de gjutna legeringarna är C82000 till C82800.

Den höga hållfastheten hos kopparberylliumlegeringarna uppnås genom åldringshärdning eller utfällningshärdning. Åldershärdning eller utfällningshärdning är resultatet av utfällning av en berylliumhaltig fas från en övermättad fast lösning av mestadels ren koppar. Utfällningen sker under den långsamma nedkylningen av legeringarna eftersom berylliums löslighet i alfakoppar minskar med sjunkande temperatur. Vanligtvis kyls legeringarna snabbt efter glödgning så att berylliumet förblir i fast lösning med koppar. Därefter ges legeringen en utfällnings- eller åldringshärdningsbehandling under en timme eller mer vid en temperatur mellan 200 och 460 C. Vid anlöpning fälls de berylliumhaltiga faserna, så kallade beryllider, ut ur lösningen.

Under det första stadiet av utfällningen sker en homogen kärnbildning av Guinier-Preston-zoner (G-P). G-P-zonerna är små utfällningsdomäner i en övermättad fast lösning av alfakoppar. G-P-zonerna har ingen egen väldefinierad kristallstruktur och de innehåller en hög koncentration av, i detta fall, berylliumatomer. Bildandet av G-P-zoner sammanfaller vanligtvis med en förändring av egenskaperna. När det gäller berylliumkopparlegeringar är egenskapsförändringen en ökning av hållfastheten. När åldringshärdningen fortskrider bildas sammanhängande metastabila gamma dubbel prime-utfällningar från G-P-zonerna. Därefter sker en utfällning av gammaprimeutfällningar. Hållfastheten hos dessa legeringar ökar till följd av de koherenta spänningar som utvecklas vid gränssnittet mellan matrisen och de växande utfällningarna. Överåldring av kopparberylliumlegeringar undviks eftersom gammafasen bildas i jämvikt och leder till minskad hållfasthet. Utfällningen av jämviktsgammafasen utarmar de metastabila gammaprimeutfällningarna och mjukar upp legeringarna.

De gjutna kopparberylliumlegeringarna har den typiska dendritiska strukturen hos alfa (ren) koppar, med tillägg av beryllidfaserna. De allmänna mikrostrukturella egenskaperna hos beryllidfaserna är likartade i de gjutna och smidda materialen. Berylliderna kan ses i polerat skick, det är inte nödvändigt att etsa proverna för att avslöja deras struktur. Primära beryllider bildar blågrå intermetalliska partiklar som kan vara upp till 10 mikrometer långa. Dessa beryllider bildas under stelning och har en morfologi av kinesisk skrift. De sekundära berylliderna bildas efter stelningen och har en stavliknande morfologi. I gjutgods av höghållfasta legeringar består det interdendritiska nätverket av alfa och gamma. De dubbelt primära gammautfällningarna och de primära gammautfällningarna i både de högledande och höghållfasta kopparberylliumlegeringarna är för små för att kunna upplösas med ett optiskt mikroskop och visas därför inte i de optiska mikrograferna. Förekomsten av åldringshärdande utfällningar i de höghållfasta legeringarna kan upptäckas indirekt genom de strimmor som syns genom kornen. Strimmorna är ett resultat av överlappningen av sammanhållningsspänningar vid gränsytorna mellan utfällningarna och matrisen. Det finns strimmor på den polerade ytan av dessa legeringar när åldringshärdande utfällningar förekommer och strimmorna etsas mycket mörkt. Denna mörka etsning ses inte i legeringarna med hög ledningsförmåga, och den åldrade och oåldrade mikrostrukturen verkar mycket likartad. Gammafasen i jämvikt uppträder som mörka knölar på en ljus matris i överåldrade kopparberylliumlegeringar. Dessa gammautfällningar finns vanligtvis vid korngränserna och har en plattliknande morfologi.

Mikrostrukturen hos det smidda materialet, efter utfällningshärdning, innehåller grovt liksidiga, tvinnade korn av alfakoppar och en dispersion av nickel-, kobolt- eller nickel- och koboltberyllidpartiklar. Kornstorlekarna är relativt fina på grund av spridningen av berylliderna. Beryllidpartiklarna är ungefär sfäriska och blågrå i färgen. Berylliderna är finare i det smidda materialet än i det gjutna eftersom de bryts upp under den termomekaniska bearbetningen. Det finns ingen transformerad beta i mikrostrukturen i de smidda materialen eftersom den löses upp under den termomekaniska bearbetningen. Gammadubbelprime- och gammaprimeutfällningarna som är ansvariga för åldringshärdningen är för små för att kunna upplösas direkt med ett optiskt mikroskop. Genom att etsa provet avslöjas de mörka strimmor som är förknippade med de åldringshärdade utfällningarna.

ANMÄRKNING: Filstorleken på den större och största visningen av mikrograferna är väsentligt större än den miniatyrbild som visas. De större bilderna varierar i storlek från 11K till 120K beroende på vilken bild det rör sig om. De största bilderna varierar i storlek från 125K till nästan 500K.

Mikrostruktur
Nominell sammansättning:
Cu 99,5, Be 1,6-1.79

Större bild av mikroskop
Största bild av mikroskop

 Legeringsfamilj: Högkopparlegeringar
Produktform:
Bearbetning: Som gjuten
Etchant:
Skala linjelängd: ~ 500 mikron
Legering: C17000
Temper:
Material: Berylliumkoppar
Källa: University of Florida

Mikrostruktur
Nominell sammansättning:Cu 99.5, Be 1.6-1.79

Större bild av mikrograf
Största bild av mikrograf

 Legeringsfamilj: Högkopparlegeringar
Produktform:
Bearbetning: Som gjuten
Etchant:
Skala linjelängd: ~ 50 mikron
Legering: C17000
Temper:
Material: Berylliumkoppar
Källa: University of Florida

Mikrostruktur
Nominell sammansättning:Cu 99.5, Be 1.6-1.79

Större bild av mikrograf
Största bild av mikrograf

 Legeringsfamilj: Högkopparlegeringar
Produktform:
Bearbetning: Som gjuten
Etchant:
Skala linjelängd: ~ 125 mikroner
Legering: C17000
Temper:
Material: Berylliumkoppar
Källa: University of Florida

Mikrostruktur
Nominell sammansättning:
Be 1.80-2.00, Co + Ni 0.20 min, Co + Ni + Fe 0.6 max, Pb 0.02 max, Cu + summan av namngivna element 99.5 min

Beskrivning:
Lösningsglödgad vid 790 C (1450 F) och kallvalsad 37 % till fullhårt tillstånd. Längsgående snitt visar långsträckta korn av alfafas och koboltberyllider.

Större bild av mikroskop
Största bild av mikroskop

 Legeringsfamilj: Högkopparlegeringar
Produktform: Band
Bearbetning: Gjutning, varmvalsning, mellanliggande glödgning, kallvalsning, lösningsglödgning och kallvalsning 37% till hårdstämning
Etchanting: Ammoniumpersulfat/ammoniumhydroxid; 1 del NH40H (ammoniumhydroxid) (conc) och 2 delar (NH4)2S208(arnmoniumpersulfat), 2.5% i destillerat vatten
Legering: C17200
Temper: TD04
Material: Berylliumkoppar
Källa: Materion Corporation

Mikrostruktur
Nominell sammansättning:
Be 1.80-2.00, Co + Ni 0.20 min, Co + Ni + Fe 0.6 max, Pb 0.02 max, Cu + summan av namngivna element 99.5 min

Beskrivning:
Gjuten, homogeniserad och varmbearbetad. Mikrostrukturen visar en ojämn fördelning av kornstorlekar, vilket är typiskt för en varmbearbetad produkt. Större jämnhet i kornstorleksfördelningen kan uppnås i den färdiga produkten genom på varandra följande kallbearbetning och glödgning.

Större bild av mikrografStörsta bild av mikrograf

 Legeringsfamilj: Högkopparlegeringar
Produktform: Platta
Bearbetning: Gjuten, homogeniserad och varmbearbetad
Etchant: Ammoniumpersulfat/ammoniumhydroxid; 1 del NH40H (ammoniumhydroxid) (conc) och 2 delar (NH4)2S208 (ammoniumpersulfat), 2.5% i destillerat vatten
Legering: C17200
Temperatur: M20 (varmbearbetad)
Material: Berylliumkoppar
Källa: Materion Corporation

Mikrostruktur
Nominell sammansättning:
Be 1.80-2.00, Co + Ni 0.20 min, Co + Ni + Fe 0.6 max, Pb 0.02 max, Cu + summan av namngivna element 99.5 min

Beskrivning:
Lösningsglödgad vid 790 C (1450 F), släckt till rumstemperatur. Längsgående snitt visar liksidiga korn av övermättad alfafas, fast lösning av beryllium i koppar. Koboltberyllidpartiklar som inte löses upp under lösningsglödgning observeras.

Större bild av mikroskop
Största bild av mikroskop

 Legeringsfamilj: Högkopparlegeringar
Produktform: Band
Bearbetning: Gjutet, varmvalsat, mellanglödgat, kallvalsat och lösningsglödgat
Etchant: Ammoniumpersulfat/ammoniumhydroxid; 1 del NH40H (ammoniumhydroxid) (conc) och 2 delar (NH4)2S208(anmoniumpersulfat), 2.5 % i destillerat vatten.
Legering: C17200
Temper: TB00
Material: Berylliumkoppar
Källa: Materion Corporation

Mikrostruktur
Nominell sammansättning:Be 1.80-2,00, Co + Ni 0,20 min, Co + Ni + Fe 0,6 max, Pb 0,02 max, Cu + summan av namngivna element 99,5 min

Beskrivning:
Lösningsglödgning vid 790 C (1450 F), därefter utfällningshärdning vid 315 C (600 F) i 3 timmar för att uppnå maximal uppnåelig hårdhet. Längsgående snitt visar liksidiga alfakorn och koboltberyllidfasen som är jämnt fördelad i matrisen. De förstärkande utfällningar som uppstår vid utfällningsvärmebehandling kan inte upplösas med optisk mikroskopi. Små mängder jämviktsgamafas finns i korngränserna.

Större bild av mikroskop
Största bild av mikroskop

 Legeringsfamilj: Högkopparlegeringar
Produktform: Band
Bearbetning: Gjutning, varmvalsning, mellanglödning, kallvalsning, lösningsglödgning och åldringshärdning till maximal hårdhet
Etchanting: Ammoniumpersulfat/ammoniumhydroxid; 1 del NH40H (ammoniumhydroxid) (conc) och 2 delar (NH4)2S208 (ammoniumpersulfat), 2.5% i destillerat vatten
Legering: C17200
Temper: TF00
Material: Berylliumkoppar
Källa: Materion Corporation

Mikrostruktur
Nominell sammansättning:
Be 1.80-2.00, Co + Ni 0.20 min, Co + Ni + Fe 0.6 max, Pb 0.02 max, Cu + summan av namngivna element 99.5 min

Beskrivning:
Fräshärdad till TMOO-temperatur för att uppnå maximal formbarhet vid måttlig styrka. Längsgående snitt visar grovt liksidiga korn av alfakopparrik matrisfas i fast lösning. Små koboltberyllidpartiklar är jämnt fördelade i matrisen. Förstärkande utfällningar som bildas under utfällningsvärmebehandling kan inte upplösas med optisk mikroskopi.

Större bild av mikrografStörsta bild av mikrograf

 Legeringsfamilj: Högkopparlegeringar
Produktform: Band
Bearbetning: Gjutet, varmvalsat, mellanglödgat, kallvalsat, lösningsglödgat och valshärdat till specifika egenskapsområden
Etchanting: Ammoniumpersulfat/anmoniumhydroxid, 1 del NH40H (ammoniumhydroxid) (conc) och 2 delar (NH4)2S208 (ammoniumpersulfat), 2.5% i destillerat vatten
Legering: C17200
Temper: TM00
Material: Berylliumkoppar
Källa: Materion Corporation

Mikrostruktur
Nominell sammansättning:
Be 1.80-2.00, Co + Ni 0.20 min, Co + Ni + Fe 0.6 max, Pb 0.02 max, Cu + Sum of Named Elements 99.5 min

Beskrivning:
Lösningsglödgad vid 790 C (1450 F), utfällningsvärmebehandlad vid 370 C (700 F) i 6 timmar för att uppnå mjukt överåldrat tillstånd. Strukturen visar liksidiga korn av alfafas och jämviktsutfällningar av gammafas i korngränserna, vilka uppträder som mörka knölar i en ljus matris. Strimmor i alfa-matrisen är resultatet av samtidig bildning av metastabila utfällningar, som inte är optiskt upplösbara.

Större bild av mikrografStörsta bild av mikrograf

 Legeringsfamilj: Högkopparlegeringar
Produktform: Strips
Bearbetning: Gjutning, varmvalsning, mellanglödning, kallvalsning, lösningsglödgning, åldringshärdning bortom maximalt hårdhetstillstånd
Etchanting: Ammoniumpersulfat/ammoniumhydroxid; 1 del NH40H (ammoniumhydroxid) (conc) och 2 delar (NH4)2S208 (ammoniumpersulfat), 2.5% i destillerat vatten
Legering: C17200
Temper: Overaged
Material: Berylliumkoppar
Källa: Materion Corporation

Mikrostruktur
Nominell sammansättning:
Be 1.80-2,00, Co + Ni 0,20 min, Co + Ni + Fe 0,6 max, Pb 0,02 max, Cu + summan av namngivna element 99,5 min

Beskrivning:
Lösningsglödgad, kallvalsad 37 % till hårt tillstånd och utfällningshärdad vid 315 C (600 F) i 2 timmar för att uppnå maximal hårdhet. Längsgående snitt visar långsträckta korn av alfafas och koboltberyllider. Strimmor orsakas av metastabila utfällningar som inte kan upplösas med optisk mikroskopi.

Större bild av mikrografStörsta bild av mikrograf

 Legeringsfamilj: Högkopparlegeringar
Produktform: Strips
Bearbetning: Gjutning, varmvalsning, mellanliggande glödgning, kallvalsning, lösningsglödgning, kallvalsning 37% till hårdstämning, åldringshärdning till maximal hårdhet
Etchanting: Ammoniumpersulfat/ammoniumhydroxid; 1 del NH40H (ammoniumhydroxid) (conc) och 2 delar (NH4)2S208 (ammoniumpersulfat), 2.5% i destillerat vatten
Legering: C17200
Temper: TH04
Material: Berylliumkoppar
Källa: Materion Corporation

Mikrostruktur
Nominell sammansättning:
Be 1.80-2.00, Co + Ni 0.20 min, Co + Ni + Fe 0.6 max, Ph 0.02 max, Cu + summan av namngivna element 99.5 min

Beskrivning:Fräshärdad till TM08-temperatur för hög hållfasthet och begränsad formbarhet. Längsgående snitt visar den alfakopparrika fasta lösningsfasen med långsträckta korn som ett resultat av kallbearbetning före utfällningshärdning. Koboltberyllidpartiklar observeras jämnt fördelade i hela matrisen. Strimmor orsakas av metastabil utfällning i legeringen. De stärkande utfällningar som bildas under utfällningsvärmebehandling upplöses inte av optisk mikroskopi.

Större bild av mikroskop
Största bild av mikroskop

 Legeringsfamilj: Högkopparlegeringar
Produktform: Strips
Bearbetning: Gjutet, varmvalsat, mellanglödgat, kallvalsat, lösningsglödgat, valsat och valshärdat till specifika egenskapsområden
Etchant: Ammoniumpersulfat/ammoniumhydroxid; 1 del NH40H (ammoniumhydroxid) (conc) och 2 delar (NH4)2S208 (ammoniumpersulfat), 2.5% i destillerat vatten
Legering: C17200
Temper: TM08
Material: Berylliumkoppar
Källa: Materion Corporation

Mikrostruktur
Nominell sammansättning:
Be 0.4-0,7, Co 2,4-2,7, Cu + summan av namngivna element 99,5 min

Beskrivning:
Lösningsglödgad vid 900 C (1650 F) och utfällningshärdad vid 480 C (900 F) i 3 timmar för att uppnå maximal hårdhet. Ekviaxerade fina korn av alfafas observeras med små koboltberyllidpartiklar jämnt fördelade i matrisen. De förstärkande metastabila utfällningarna är inte upplösta.

Större bild av mikroskop
Största bild av mikroskop

 Legeringsfamilj: Högkopparlegeringar
Produktform: Band
Bearbetning: Gjutning, varmvalsning, mellanliggande glödgning, kallvalsning, lösningsglödgning och åldringshärdning till maximal hårdhet
Etchanting: Cyanid; 1 g KCN (kaliumcyanid) och 100 ml. destillerat vatten
Legering: C17500
Temper: TF00
Material: Berylliumkoppar
Källa: Materion Corporation

Mikrostruktur
Nominell sammansättning:Be 0.4-0,7, Co 2,4-2,7, Cu + summan av namngivna element 99,5 min

Beskrivning:
Lösningsglödgad vid 900 C (1650 F), kallvalsad till hårt tillstånd och utfällningshärdad vid 480 C (900 F) i 2 timmar för att uppnå maximal hårdhet. Strukturen består av långsträckta fina korn av alfafas och koboltberyllidfas jämnt fördelade i matrisen.

Större bild av mikrografStörsta bild av mikrograf

 Legeringsfamilj: Högkopparlegeringar
Produktform: Band
Bearbetning: Gjutning, varmvalsning, mellanliggande glödgning, kallvalsning, lösningsglödgning, kallvalsning och åldringshärdning till maximal hårdhet
Etchant: Cyanid; 1 g KCN (kaliumcyanid) och 100 ml. destillerat vatten
Legering: C17500
Temper: TH04
Material: Berylliumkoppar
Källa: Materion Corporation

Mikrostruktur
Nominell sammansättning:Be 0.2-0,6, Ni 1,4-2,2, Cu + summan av namngivna element 99,5 min

Beskrivning:
Lösningsglödgad vid 900 C (1650 F) och utfällningshärdad vid 480 C (900 F) i 3 timmar för att uppnå maximal hårdhet. Ekviaxerade korn av alfafas observeras med små nickelberyllidpartiklar jämnt fördelade i matrisen.

Större bild av mikroskop
Största bild av mikroskop

 Legeringsfamilj: Högkopparlegeringar
Produktform: Band
Bearbetning: Gjutning, varmvalsning, mellanliggande glödgning, kallvalsning, lösningsglödgning och åldringshärdning till högsta möjliga hårdhet
Etchanting: Cyanid; 1 g KCN (kaliumcyanid) och 100 ml. destillerat vatten
Legering: C17510
Temper: TF00
Material: Berylliumkoppar
Källa: Materion Corporation

Mikrostruktur
Nominell sammansättning:
Be 0.2-0,6, Ni 1,4-2,2, Cu + summan av namngivna element 99,5 min

Beskrivning:
Lösningsglödgad vid 900 C (I 650 F), kallvalsad 11 % och utfällningshärdad vid 480 C (900 F) i 2 timmar för att uppnå maximal hårdhet. Strukturen består av svagt avlånga korn av alfafas och små nickelberyllidpartiklar. De förstärkande metastabila utfällningarna är inte upplösta.

Större bild av mikroskop
Största bild av mikroskop

 Legeringsfamilj: Högkopparlegeringar
Produktform: Band
Bearbetning: Gjutning, varmvalsning, mellanliggande glödgning, kallvalsning, lösningsglödgning, kallvalsning och åldringshärdning till maximal hårdhet
Etchanting: Cyanid/peroxid/hydroxid – 20 ml. KCN (kaliumcyanid), 5 ml. H202 (väteperoxid) och 1-2 ml. NH40H (ammoniumhydroxid)
Legering: C17510
Temper: TH01
Material: Berylliumkoppar
Källa: Materion Corporation

Mikrostruktur
Nominell sammansättning:Be 0.60, Ni 1,5, Cu + summan av namngivna element 99,5 min

Beskrivning:
Mikrostruktur i gjutgods som visar interdendritiska nätverk av stora primära beryllidfaser som bildas under stelning i en alfakopparrik matris med fast lösning. Små nålliknande sekundära beryllider med föredragen kristallografisk orientering, som fälls ut från fast lösning under långsam kylning efter gjutning, observeras genomgående.

Större bild av mikroskop
Största bild av mikroskop

 Legeringsfamilj: Högkopparlegeringar
Produktform: Högkopparlegeringar
Produktform: Gjutning
Bearbetning: Som gjuten
Etchant: Cyanid – 1 g KCN (kaliumcyanid) och 100 ml. destillerat vatten
Legering: C82200
Temper:
Material: Berylliumkoppar
Källa: Materion Corporation

Mikrostruktur
Nominell sammansättning:Be 2.06, Co 0,50, Si 0,25, Cu + summan av namngivna element 99,5 min.

Beskrivning:
Gjutet, lösningsglödgat vid 790 C (1450 F) och åldrat till högsta hårdhet (Rockwell C38-43) vid 315 C (600 F) i 3 timmar. Mikrostrukturen visar skriptberyllider och vinkelformig betafas som omvandlats till ett lamellärt aggregat av alfa- och gammafaser i en matris av alfakopparrik fast lösning. Strimmor är resultatet av metastabil utfällning i legeringen.

Större bild av mikroskop
Största bild av mikroskop

 Legeringsfamilj: Högkopparlegeringar
Produktform: Gjutning
Processing: Gjutning, lösningsglödgning och åldrande
Etchant: Ammoniumpersulfat/ammoniumhydroxid; 1 del NH40H (ammoniumhydroxid) (conc) och 2 delar (NH4)2S208 (ammoniumpersulfat), 2.5% i destillerat vatten
Legering: C82500
Temper: TF00
Material: Berylliumkoppar
Källa: Materion Corporation

Lämna en kommentar