[發明專利]一種提高精密儀器儀表用高純鈹材尺寸穩定性的方法

有效

• 申請號: 202110933795.1
• 申請日: 2021-08-15
• 公開（公告）號: CN113649574B
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 肖來榮;任鵬禾;趙小軍;蔡圳陽;涂曉萱;張亞芳
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: B22F3/24
• 分類號: B22F3/24;C22F1/16
• 代理公司: 長沙睿翔專利代理事務所(普通合伙) 43237
• 代理人: 周松華;孫建霞

一種提高精密儀器儀表用高純鈹材尺寸穩定性的方法，對等靜壓高純鈹材進行多級時效處理，包括：將等靜壓高純鈹材加熱至100～200℃，保溫60～180min，然后使等靜壓高純鈹材隨爐冷卻至室溫；加熱至300～400℃，保溫10～30min；再加熱至700～900℃，保溫30～300min；然后隨爐冷卻至300～400℃，保溫10～30min，最后使等靜壓高純鈹材隨爐冷卻至室溫；多級時效處理過程中對等靜壓高純鈹材施加波長0.05～0.20nm，管電壓20～50kV，管電流1～10mA的X射線輻照。本發明可得到空位與位錯缺陷少、雜質元素與雜質相穩定、殘余應力小、尺寸穩定性極高的高純鈹材。

技術領域

本發明涉及一種提高精密儀器儀表用高純鈹材尺寸穩定性的方法，屬于粉末冶金材料加工技術領域。

背景技術

高純鈹材是一種戰略性和關鍵性高純鈹材，在所有金屬中比剛度最大，比熱容最大，導熱性能最好，熱中子截面散射最大，故廣泛應用于精密儀器儀表領域。精密儀器儀表應用環境對高純鈹材尺寸穩定有極高的要求，特別是高溫、低溫、交變溫度環境均可能發生組織結構、應力狀態的變化，進而影響高純鈹材的可靠性和穩定性，將顯著降低整體器件的精度、靈敏度和使用壽命。因此，鈹材的熱膨脹系數和尺寸穩定性對精密儀器儀表的精度、壽命和可靠性是至關重要的。

目前，熱處理是提高鈹材尺寸穩定性的傳統方法。通過將高純鈹材加熱到一定溫度保溫進行時效處理，或在一定溫度范圍內冷熱循環處理，從而獲得降低殘余應力，提高尺寸穩定性。采用單一熱處理方法主要存在兩處不足：由于高純鈹材的硬質相BeO顆粒與基體之間的彈性模量存在較大差異，在界面處容易引起應力集中，從而產生開裂，影響高純鈹材的致密及性能穩定可靠，因而采用單一的處理方式無法同時兼顧高純鈹材組織與應力的穩定性；提高高純鈹材的尺寸穩定性是高純鈹材顯微組織穩定及殘余應力消除共同作用的結果，通過熱處理的方法雖可獲得相對穩定的顯微組織，但對于有效消除高純鈹材內部的殘余應力還存在一定的局限性。

綜上所述，亟需一種新的技術方案以提高精密儀器儀表用高純鈹材尺寸穩定性。

發明內容

本發明目的在于提供一種提高精密儀器儀表用高純鈹材尺寸穩定性的方法，能夠得到空位與位錯等缺陷少、雜質元素與雜質相穩定、殘余應力小、尺寸穩定性極高的高純鈹材。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：一種提高精密儀器儀表用高純鈹材尺寸穩定性的方法，其對等靜壓高純鈹材進行多級時效處理，所述多級時效處理包括：

第一時效處理階段：將所述等靜壓高純鈹材加熱至100～200℃，保溫60～180min，然后使所述等靜壓高純鈹材隨爐冷卻至室溫；

第二時效處理階段：將第一時效處理階段獲得的所述等靜壓高純鈹材加熱至300～ 400℃，保溫10～30min；

第三時效處理階段：將第二時效處理階段獲得的所述等靜壓高純鈹材加熱至700～900℃，保溫30～300min；

第四時效處理階段：將第三時效處理階段獲得的所述等靜壓高純鈹材隨爐冷卻至300～400℃，保溫10～30min，最后使所述等靜壓高純鈹材隨爐冷卻至室溫；

所述多級時效處理過程中對所述等靜壓高純鈹材施加波長0.05～0.20nm，管電壓20～ 50kV，管電流1～10mA的X射線輻照。

具體的，時效處理過程是一個固態相變的過程，是第二相粒子從過飽和固溶體中沉淀脫溶并且形核與長大的過程。實際在過飽和固溶體脫溶的過程中，并非直接析出平衡脫溶相，而是先形成溶質原子偏聚區，之后析出過渡相，最后形成平衡脫溶沉淀相；整個過程的驅動力也是自由能差。