Бериллий в сплавах. Справочник

Папиров И.И.
Энергоатомиздат, 1986 г.

Ссылка доступна только зарегистрированным пользователям.
Папиров И.И. Бериллий в сплавах. Справочник
Сплавы никеля
 
Легирование бериллием приводит к значительному упрочнению никеля itулучшению комплекса его физических и механических свойств . Впервые это обнаружено Мазингом и Далем [9], которые запатентовали такие сплавы . Обширные исследования сплавов системы Ni -Be выполнены в нашей стране и в США.
По плотности и коррозионной стойкости сплавы системы NiBe близки к нержавеющим сталям, а по прочности, твердости и упругости—к высокопрочНЫМ легированным сталям. Максимальные прочность и модуль упругости сплавов никеля, содержащих 2—2,5 % Be, достигается после закалки от 1000—1100 °С и старения при 500—550 °С в течение 4—50 ч. По литейным свойствам и обраба­тываемости сплавы NiBeпревосходят многие стали. Обработка давлением этих сплавов при нормальной температуре не вызывает существенных затруднений и способствует значительному их упрочнению. Старение сплавов NiBeпроводят при высоких температурах, поэтому их механические характеристики при повы­шенных температурах сохраняются . Пружинная проволока из сплавов NiBeхарактеризуется высокой, стабильностью упругих свойств и в этом отно­шении заметно превосходит стальную.
Промышленные сплавы и их применение. В нашей стране выпускается сплав Ni2 % Be(ЭИ 996) [53]. Сплав используют в приборостроении для изготовле­ния токоведущих контактных  пружин и упругих элементов, работающих при по­вышенных (до 250 СС) температурах.
В США изготовляют литейные и деформируемые сплавы на основе никеля, содержащие кроме бериллия   хром, углерод или титан (табл. 51).   Эти сплавы имеют хорошие литейные свойства. После термической обработки они приобрета­ют высокие прочность и твердость. Деформируемые сплавы выпускают в виде полос и проволоки.
Физические, механические и упругие свойства   сплава беривак 520 (NiBe2) подробно описаны в работе [170].
В Англии наиболее распространенные литейные сплавы содержат до 2,75 % Be. Кроме того, в них содержится до 0,5 % С. Для улучше­ния обрабатываемости резанием содержание углерода может быть увеличено до 0,75—1,1 %.
Сплавы NiBeиспользуют в тех случаях, когда необходимо обеспечить со­четание высоких прочности, твердости, упругости и жаростойкости. Они приме­няются в приборостроении (диафрагмы авиационных приборов, токонесущие пружинные контакты, реле, упругие элементы), часовой промышленности, меди­цине (хирургические инструменты, иглы). Литые термически обработанные сплавы используют для изготовления роторов турбин, корпусов клапанов, головок алмазных буров,   армированных   сверл,   литейных форм для стекла, деталей авиационных бензонасосов и счетных машин, пресс-форм для пластмасс.
 
Старение.
Структурные аспекты старения сплавов никеля с 2—5 % Be изу­чены во многих работах (см. [9, 14, 15, 24, 35, 53, 105, 1I9J).
В ранних исследованиях о кинетике старения судили по изменению твердости и периодов решетки твердого раствора, уменьшающихся по мере выделения сое­динения NiBe. Период решетки выделяющейся фазы также непостоянен и зависит от режима старения. В указанных работах обращено внимание на малую ско­рость превращения, что создает условия для термической обработки крупных из­делий.
Буйновым   и др. обнаружено появление на рентгенограммах состаренно­го сплава Ni—1,9 % Beаномальных двухмерных эффектов, подробно изученных затем в ряде работ.
Багаряцким и Тяпкиным с сотрудниками  с использо­ванием рентгеновских методов подобно исследованы изменения структуры спла­ва Ni—2,2 % Be. Как и в сплавах СuBe, старение сплавов NiBeимеет ста­дийный характер: сначала образуются зоны ГП, затем метастабильная β'-фаза и при перестаривании — равновесное соединение. Образование зон ГП сопровож­дается возникновением блочной структуры. Взаимный разворот блоков при ста­рении достигает 8—10°; при этом повышается уровень внутренних напряжений. В указанных работах установлено пространственное распределение выделений на ранних стадиях старения, а также подробно проанализированы эффекты ано­мального рассеяния, связанные с образованием квазипериодических структур.
Кинетика роста, морфология и распределение частиц β'-фазы исследованы электронно-микроскопическим методом [119]. Установлено, что в сплавах NiBe выделения имеют пластинчатую форму и образуют регулярные ряды, характер­ные для спинодального распада.
Для определения структуры выделений и кинетики распада твердого раство­ра бериллия и никеля Комар и Сюткин впервые применили метод автоэлектрон­ной микроскопии [35]. Им удалось проследить за образованием зародышей новой фазы на поверхности, их ориентацией, коагуляцией, изменением плотности и размеров. Отмечена непрерывность процесса распада — от обогащения поверхно­сти атомами бериллия до полного выделения частиц новой равновесной фазы.