铍铝合金的研究现状与应用

【目的】梳理铍铝(Be-Al)合金的研究现状,为Be-Al合金的研发和应用提供参考。【研究现状】综述Be和Be-Al合金的特性;Be-Al合金国内外发展和制备方法;Ge、Cu、Sc的添加对Be-Al合金的影响;Be-Al合金在飞行器构件、光学系统中的应用等。【结论与展望】认为应研制缺陷少、球形度高的Be粉末和Be-Al合金粉末;立体激光立体成型技术制备出的合金具有细小的晶粒和特定的晶体取向,为制备Be-Al合金提供新的路径;自排气压力浸透法和热挤压技术制备出组织性能优异的Be-Al合金,平均晶粒径细,能显著提高合金的力学性能;应发展环境友好和高效的Be资源回收利用技术,减少资源浪费和环境污染;为了推广Be-Al合金的应用,特别是在航空航天、国防科技和光学系统等高端领域,可通过添加Ge、Cu和Sc等合金化元素,强化Al相来提高合金的强度,来突破材料制备、成分优化、强化机制和精密成型技术。

高强韧铍铝合金界面结构调控研究进展

铍铝合金因具有轻质、高比刚度、高比强度等优异性能,有望成为我国新一代航空航天装备轻量化的关键材料。但铍与铝室温下相互固溶度低且无金属间化合物生成,界面结合差,制约了铍铝合金强塑性性能的提升。本文综述了铍铝合金界面结构调控的研究现状,包括铍-铝界面结构特性、铍相形貌、BeO调控及基体合金化,并重点讨论了以基体合金化成分设计来调控铍-铝界面结构的相关研究进展,期望为铍铝合金及相似体系的材料成分设计优化和性能提升研究提供参考与借鉴。

电感耦合等离子体原子发射光谱法测定铝合金中铍

使用盐酸和硝酸溶解样品,采用基体匹配法绘制校准曲线消除基体效应的影响,选择灵敏度高且不受共存元素影响的谱线Be 313.107nm作为分析线,建立了电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）测定铝合金中铍质量分数为0.000 05%-0.000 5%的分析方法。方法中铍的检出限为0.000 001 6%（质量分数）。铍质量浓度在0.002-0.020μg/mL范围内,校准曲线的线性回归方程为I=8.894×10^6ρ＋1.747×10^5,相关系数r=0.999 6。按照实验方法测定铝合金标准样品中铍,测定值与认定值一致,相对标准偏差（RSD,n=8）小于10%。

电感耦合等离子体发射光谱法测定镁合金中铝锌锰硅铁铜镍铍锆

考察了镁合金光谱标准样品中多元素连续测定的电感耦合等离子体发射光谱方法,通过分析条件的优化遴选,建立了精确度良好的高至常量组分、低至痕量组分的检测步骤和仪器的不同工作模式,可满足镁和镁合金系列光谱标准样品的分析需要。

光电系统中铍反射镜的发展与应用

综述了光电系统中铍反射镜常用材料的特性、加工方法、发展现状及最新应用。首先,介绍了目前国外铍反射镜常用材料的性能,铍反射镜基底制备、机械加工和光学加工等方面的发展现状。然后,以詹姆斯韦伯太空望远镜和F-9120航空远距离可见/红外双波段侦察相机为例,重点介绍了铍以及铍铝合金在空间和航空光电系统的反射镜及光机支撑结构上的最新应用。最后,对铍和铍铝合金在光电系统中的未来发展和应用前景提出了展望。

铍对工业7475铝合金的再结晶动力学及时效行为的影响

通过对工业生产的7475铝合金加入不同含量的铍,研究了铍对合金的再结晶动力学及时效行为的影响。实验结果表明:加入0.023%Be能有效地提高7475铝合金的再结晶温度,降低再结晶速度,使合金的晶粒得到细化,且硬度值仍高于不含铍的合金;铍含量为0.7%时,上述影响减弱。铍能有效地降低7475铝合金的时效硬化时所需时间,同时提高了合金的硬度值,HB最高可达1400MPa。借助电子衍射分析,观察并讨论了合金中的析出相η'相、β相与基体间的位相关系的变化和差异。

Cu-Al-Be形状记忆合金湿磨粒磨损性能研究

采用销-盘式二体磨损试验研究了CuAlBe形状记忆合金的湿磨粒磨损行为.结果表明,CuAlBe形状记忆合金的磨损性能不完全取决于材料硬度,具有热弹性马氏体组织的A合金的抗磨性优于高硬度B合金.在湿磨粒磨损条件下,A合金具有β 1+β双相组织,在磨粒的交变应力作用下,由于β相应力诱发马氏体相变、β 1相马氏体变体择优取向并产生形状记忆效应,使应变弹性回复,并钝化裂纹尖端,使得A合金具有优良的抗磨粒磨损性能.

ICP-AES法测定铝合金中痕量铍的方法研究

本方法采用固定通道ＩＣＰ－ＡＥＳ仪器的Ｎ＋１扫描通道进行多种牌号铝合金中的０．０００２％－０．０００５％铍元素的测定。进行了分析线选择，研究了基体元素和共存元素对铍元素的干扰情况，方法回收率５０％－１５０％。该法比较简便、快速、准确。

荧光法测定铍的研究

研究了新荧光试剂 7 [(2 ,4 二羟基 5 羧基苯 )偶氮 ] 8 羟基喹啉 5 磺酸 (DHCPAQS)与铍络合的反应条件及测定方法。在pH 8.0硼砂体系的缓冲介质中形成R∶Be =2∶1型的强荧光配合物 ,其λex/λem=362nm/ 497nm。铍含量在 0～ 0 .2 0mg·L- 1范围内呈线性关系 ,检出限为 2 .2×10 - 6 mol·L- 1。该方法应用于合金样中痕量铍的测定 ,结果满意。

固相萃取-石墨炉原子吸收法光谱分析铝合金中痕量铍的研究

建立了固相萃取-石墨炉原子吸收光谱法测定铝合金中铍的方法。利用偶氮砷酸类试剂7-(2′-胂酸基-5′-羧酸)苯偶氮-8-羟基喹啉-5-磺酸(H2L)与Be2+形成螯合物,该螯合物可用C18固相萃取柱富集,而Al3+则不被保留。采用石墨炉原子吸收光谱法(GF-AAS)测定C18柱洗脱液中的Be2+的螯合物,从而实现铝合金中铍的分离检测。最佳实验条件为:采用pH=3.0的5%H2L水溶液螯合Be2+,水相上柱,用2mL体积比为50%的甲醇/水溶液作为洗脱液。结果表明:经过C18柱固相萃取可以去除Al3+的干扰,Be2+的测定范围为0.05～16μg/L,检出限为0.025μg/L,加标回收率为92%～108%。应用该法于铝合金标样中铍的测定,结果与认定值相符。

粉末冶金铍铝合金的显微组织和力学性能

通过室温拉伸试验和扫描电镜观察与分析,研究不同铍铝配比对粉末冶金铍铝合金的显微组织和力学性能的影响。结果表明,随着铍含量的增加,铝含量的降低,铍铝合金的弹性模量、抗拉强度、屈服强度显著升高,延伸率降低。合金的断裂模式受成分配比的影响不大,断裂是由铝相的韧窝断裂和铍相的解理断裂构成的混合型断裂。铍铝合金实质上是由纯铍和纯铝构成的颗粒增强复合材料,可通过不连续颗粒增强复合材料的唯象模型对不同铍铝配比铍铝合金的弹性模量及应力-应变响应进行较为准确的预测。

高铍铸造铍铝合金延伸率的评价指标

对高铍铸造铍铝合金的显微组织以及拉伸试验断裂过程进行了分析,并结合GB/T228.1-2010以及ASTM E8-2004的要求与定义探讨了用于准确评价高铍铸造铍铝合金延伸率的指标。结果表明:由于高铍铸造铍铝合金实际上是一种以铝为基体的复合材料,拉伸试验后试样不一定完全断开,所以对其延伸率指标进行评价时,不宜采用试样断后对接的方法;最好用引伸计采集精准应变,选取合适的断裂点判据,以便测得有效的延伸率指标。

铍对Al-34%Mg共晶合金高温氧化行为的影响

为提高铝镁合金的高温抗氧化性能,以合金化的方式在Al-34%Mg共晶合金中添加不同含量的铍元素,将所得合金分别于空气中在420℃进行准连续恒温氧化试验和从470℃到室温循环氧化试验,对其氧化行为进行了研究。结果表明:加入微量(≥0.01%)铍能提高共晶合金在固、液态时的高温抗氧化能力,并能改善氧化层的粘附性与自愈能力;含有BeO的氧化膜大大降低了合金表面氧化物的生长速度。

添加微量铍对工业7475铝合金时效硬化及析出相与基体位向关系的影响

采用不同的淬火时效工艺研究了不同的Be含量对 7475铝合金的硬度以及析出相与基体位向关系的影响。实验结果表明 :加入 0 .0 2 3 %Be能有效提高 7475铝合金的硬度 ,硬度值最高可达HB140 ,无铍的合金其硬度值最高不到HB12 0 ,含 0 .7%Be合金的硬度值处于上述两者之间。同时添加铍会加快 7475铝合金的时效硬化进程。电子衍射分析表明 :含Be的合金中 ,η′相与基体的位向关系为 (1—1—2 0 ) η′∥ (42 2 —) Al,β相与基体的位向关系为 (2 0 0 ) β∥ (2 4—2 ) Al;而不含Be的铝合金中 β相与基体的位向关系为 (111—) β∥ (6 2 —0 ) Al。

大口径空间红外相机铍铝合金反射镜组件材料选择与设计

针对某空间摆扫相机系统,为了保证空间红外相机获得轻质、可靠的摆扫头部,且各反射镜均具有良好的面形精度及较高的一阶固有频率,对其摆扫部分的结构进行了针对性研究。选择了铍铝合金材料作为Φ750 mm口径主反射镜材料,以钛合金材料的柔性支撑结构支撑,安装在铍铝合金材料的主镜室内。包含次镜组件、次镜支撑和遮光筒,整个摆动部分总质量为17.5 kg。采用有限元方法对反射镜组件在力热耦合状态下进行了仿真分析,结果表明反射镜全口径最大面形误差RMS值为27.04 nm,满足全口径范围内面形误差不低于λ/20(λ=632.8 nm)的要求。摆动部分一阶谐振频率为122 Hz,为控制系统预留了较大的带宽。实体模型的力学试验结果与有限元分析结果接近,表明满足总体对摆扫部分的设计要求。

8-羟基喹啉分光光度法测定铍铜中间合金中铝

为测定铍铜中间合金中铝的含量,使用硝酸溶解试样,用氨水调节至pH 6～7,使铁、铝以氢氧化物形式沉淀,过滤并洗涤使其与基体铜分离。采用盐酸溶解沉淀,在pH 5.0的乙酸-乙酸钠缓冲溶液中,铝与8-羟基喹啉形成络合物,采用三氯甲烷萃取,络合物最大吸收波长位于393nm处,表观摩尔吸光系数为6.45×103 L.mol-1.cm-1。在三氯甲烷显色溶液中,铝离子的质量浓度在0～4 000μg/L范围内符合比尔定律。铁、铜等干扰元素于显色前使用铜试剂-三氯甲烷萃取分离除去。方法适用于铍铜中间合金中0.000 2%～0.5%铝的测定,结果与ICP-AES法测定结果相符合,样品加标回收率为98%～102%。

Cu-Be-Ni-Ti铸轧辊套制造工艺研究

本文对高速铝带坯铸轧机用的 Cu-Be-Ni-Ti 轧辊套的制造工艺进行了研究。

硅钼蓝分光光度法测定高铍铍铝合金中硅

高铍铍铝合金中的杂质元素硅对高铍铍铝合金热等静压、精密铸造及耐腐蚀性能影响较大,需要对其含量进行严格控制,所以测定高铍铍铝合金中的硅具有重要意义。采用硫酸(1+1)、硝酸和氢氟酸于水浴条件下溶解试样,用硼酸掩蔽剩余氟离子,在0.10~0.15 mol/L硫硝混酸介质下,钼酸铵与硅反应生成硅钼黄杂多酸,稳定20 min后,用草酸掩蔽铁离子,同时加入抗坏血酸将硅钼黄还原成硅钼蓝,放置10 min,于波长820 nm处采用分光光度法进行测定,实现了硅钼蓝分光光度法对高铍铍铝合金(铍的质量分数为60%~70%)中硅的测定。在优化的实验条件下,试液中硅质量在10~60μg范围内与其对应的吸光度呈良好的线性关系,相关系数为1.000,方法中硅的检出限和测定下限分别为0.002 1%(质量分数,下同)和0.007 1%。按照实验方法测定60BeAl和70BeAl两个高铍铍铝合金试样中硅含量,测得结果的相对标准偏差(RSD,n=8)为2.9%~3.4%。将实验方法用于测定高铍铍铝合金实际试样中硅含量,结果与电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)相吻合。

惰性熔融–红外吸收/热导法测定高铍铍铝合金中氧氮

建立红外吸收/热导法同时测定高铍铍铝合金中氧氮的含量。称取0.03~0.04 g试样,以带盖镍囊(Φ7 mm×6 mm)包裹,使用0.1 g纯铜助熔剂及0.05 g纯锡助熔剂为混合浴料,在4500 W的分析功率下,高纯氦气氛中熔融释放气体,通过红外吸收池测定氧含量,热导池测定氮含量。对氧质量分数为0.217%~0.546%及氮质量分数为0.0058%~0.0120%的试样进行测定,测定结果的相对标准偏差分别为1.07%~3.00%(n=8)与4.55%~4.94%(n=8),氧的加标回收率为97.1%~103.8%,氮的加标回收率为95.9%~104.4%。该方法操作简单快捷,测定结果准确。

高频感应燃烧-红外吸收光谱法测定高铍铍铝合金中碳的含量

高铍铍铝合金(铍质量分数为60%~65%)中的碳含量直接影响合金的力学性能,因此进行了题示研究。将高铍铍铝合金样品0.10~0.20 g置于预先盛有0.3 g纯铁助熔剂的陶瓷坩埚中,覆盖上2.0 g钨锡助熔剂,采用高频感应燃烧-红外吸收光谱法测定其中碳的含量。结果表明,方法的检出限(3s)为0.00069%。对不同碳含量的高铍铍铝合金样品分别测定11次,测定值的相对标准偏差(RSD)为2.4%~6.0%。