阅读说明：本技术 一种铍棒的制备方法及铍棒 (Beryllium rod and preparation method thereof ) 是由 王东新 刘兆刚 王维一 谢垚 李军义 王亮 刘宁 王战宏 赵克俊 于 2019-10-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种铍棒的制备方法,包括：步骤一、采用模压或者冷等静压方法,将平均粒度为2～100μm的铍粉末制备成圆柱形粉坯；步骤二、对所述圆柱形粉坯进行固结；步骤三、将固结后的圆柱形粉坯依次进行整形和装入钢包套后,在真空条件下加热到300～600℃,保温1～3小时后封焊钢包套抽气口；步骤四、将挤压机的挤压筒预热；并将封焊后的钢包套加热至800～1140℃,保温2～16小时后放入预热后的挤压筒内,以大于100mm/s的挤压速度、大于1100℃的挤压温度和挤压比为13～16进行挤压；步骤五、对挤压后的钢包套进行酸洗,去除钢包套,从而得到所需要的铍棒。本发明还公开了一种铍棒。本发明能够制备表观质量合格、杂质含量低、组织致密、性能优良的纯铍棒材,提高了材料的塑性。(The invention discloses a preparation method of a beryllium rod, which comprises the following steps: preparing beryllium powder with the average particle size of 2-100 mu m into a cylindrical powder blank by adopting a die pressing or cold isostatic pressing method; secondly, consolidating the cylindrical powder blank; step three, after the consolidated cylindrical powder blank is sequentially shaped and loaded into a steel sheath, heating to 300-600 ℃ under a vacuum condition, preserving heat for 1-3 hours, and sealing and welding an air exhaust opening of the steel sheath; preheating an extrusion cylinder of the extruder; heating the sealed and welded steel sheath to 800-1140 ℃, preserving heat for 2-16 hours, putting the steel sheath into a preheated extrusion cylinder, and extruding at an extrusion speed of more than 100mm/s, an extrusion temperature of more than 1100 ℃ and an extrusion ratio of 13-16; and step five, carrying out acid washing on the extruded steel sheath, and removing the steel sheath to obtain the required beryllium rod. The invention also discloses a beryllium bar. The method can prepare the pure beryllium bar with qualified apparent quality, low impurity content, compact structure and excellent performance, and improves the plasticity of the material.)

一种铍棒的制备方法及铍棒

技术领域

本发明属于金属材料压力加工技术领域，涉及一种铍棒的制备方法及铍棒。

背景技术

金属铍具有质量轻、刚度高、弹性模量高、比热容高、热导性能好、热稳定性好、尺寸稳性好等优点，广泛应用在核弹头、核反应堆、惯性导航、光学系统、结构材料、热学、高能物理学和其他典型的商业用途领域。

目前，据报道，纯铍棒材制备方法主要有两种：(1)采用熔炼铸锭作为坯料，经扒皮之后包套挤压，由于铸锭晶粒粗大，铸造缺陷多，变形过程易破碎，很难通过挤压制备完整的铍棒，该方法的缺点是成品率低，制备铍棒的性能差，成本高；(2)采用冷等静压成型+热等静压工艺制备铍锭坯，依据铍棒的尺寸运用线切割加工。但等静压成本高，切割加工时间长，产生废料多，工艺周期长，生产成本高。

发明内容

本发明的目的之一，在于提供一种铍棒的制备方法，以解决现有技术中金属铍难于塑性变形的技术问题。

本发明的目的之二，在于提供一种铍棒。

为了达到上述目的之一，本发明采用如下技术方案实现：

一种铍棒的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

步骤一、采用模压或者冷等静压方法，将平均粒度为2～100μm的铍粉末制备成圆柱形粉坯；

步骤二、对所述圆柱形粉坯进行固结；

步骤三、将固结后的圆柱形粉坯依次进行整形和装入钢包套后，在真空条件下加热到300～600℃，保温1～3小时后封焊钢包套抽气口，从而避免了固结后的圆柱形粉坯在加热保温过程中的氧化和产生表面气孔等缺陷；

步骤四、将挤压机的挤压筒预热；并将封焊后的钢包套加热至800～1140℃，保温2～16小时后放入预热后，以大于100mm/s的挤压速度、大于1100℃的挤压温度和挤压比为13～16进行挤压；

步骤五、对挤压后的钢包套进行酸洗，去除钢包套，从而得到所需要的铍棒。

进一步的，步骤一中，所述铍粉末纯度≥99％；所述铍粉末的平均粒度为 10～50μm；所述铍粉末为片状粉或者球形粉。

进一步的，步骤三中，所述钢包套的材质为不锈钢或者Q235钢。

进一步的，步骤三中，所述真空条件的真空值为10^-5-10^-2Pa。

进一步的，步骤三中，所述保温时间为5～10小时。

进一步的，步骤四中，所述挤压筒的预热温度为300～500℃。

进一步的，所述挤压速度为105～110mm/s；挤压温度为1140～1180℃；

进一步的，步骤五中，所述酸洗的酸为稀硝酸或按照1:3～1:5的体积比配置的浓硝酸。

为了达到上述目的之二，本发明采用如下技术方案实现：

一种铍棒，所述铍棒是采用上述所述的制备方法制备的。

本发明的有益效果：

1、本发明工艺过程简单易行，通过实施该挤压工艺，制备表观质量合格、杂质含量低、基体组织致密、力学性能好、内部缺陷少和成品率高的纯铍棒材，提高了材料的塑性，解决了脆性金属铍材的挤压成形的技术问题，为进一步拓展金属铍的应用范围具有重要意义。

2、本发明采用挤压工艺制备铍棒，其生产周期短，效率高，产生废料少，生产成本底；且坯料致密，无孔洞、缩松、大晶粒等铸造缺陷，容易塑性变形。

3、本发明制备铍棒性能的抗拉强度σ_b为450～700MPa、屈服强度σ_0.2为 300～480MPa和延伸率δ为4～10％。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明的具体实施方式作出详细说明。

实施例1：

步骤一、根据所要制备铍棒的尺寸和挤压变形量，确定铍粉末用量和铍锭、挤压模具的尺寸，采用钢模具，将纯度为99.3％、平均粒度为10μm的片状铍粉末制备成圆柱形粉坯；

步骤二、采用真空烧结工艺，对圆柱形粉坯进行固结；

步骤三、将固结后的圆柱形粉坯依次进行整形和装入钢包套后在10^-2Pa真空下加热至400℃保温3小时后封焊钢包套抽气口；

步骤四、将挤压机的挤压筒预热至400℃后，将封焊后的钢包套加热至 1140℃，保温16小时后放入预热后的挤压筒内，以105mm/s挤压速度、1120℃挤压温度和挤压比为15进行挤压；

步骤五、采用稀硝酸，对挤压后的钢包套进行酸洗，去除钢包套，从而得到所需要的铍棒。

本实施例制备的铍棒的表观质量合格、杂质含量低、组织致密、力学性能优良和易塑性变形，且生产周期短，效率高，产生废料少，生产成本底，其抗拉强度σ_b为600MPa、屈服强度σ_0.2为430MPa和延伸率δ为8％。

实施例2：

步骤一、根据所要制备铍棒的尺寸和挤压变形量，确定铍粉末用量和铍锭、挤压模具的尺寸，采用橡胶软包套，将纯度为99.2％、平均粒度为50μm的球形铍粉末制备成圆柱形粉坯；

步骤二、采用真空烧结工艺，对圆柱形粉坯进行固结；

步骤三、将固结后的圆柱形粉坯依次进行整形和装入Q235钢钢包套后在 10^-3Pa真空下升温至300℃保温1小时后封焊钢包套抽气口；

步骤四、将挤压机的挤压筒预热至300℃后，将封焊后的钢包套加热至 800℃，保温2小时后放入预热后的挤压筒内，以110mm/s挤压速度、1140℃挤压温度和挤压比为13进行挤压；

步骤五、采用体积浓度为1/3的硝酸，对挤压后的钢包套进行酸洗，去除钢包套，从而得到所需要的铍棒。

本实施例制备的铍棒的表观质量合格、杂质含量低、组织致密、力学性能优良和易塑性变形，且生产周期短，效率高，产生废料少，生产成本底，其抗拉强度σ_b为550MPa、屈服强度σ_0.2为410MPa和延伸率δ为7％。

实施例3：

步骤一、根据所要制备铍棒的尺寸和挤压变形量，确定铍粉末用量和铍锭、挤压模具的尺寸，采用橡胶软包套，将纯度为99.1％、平均粒度为50μm的球形铍粉末制备成圆柱形粉坯；

步骤二、采用真空烧结工艺，对圆柱形粉坯进行固结；

步骤三、将固结后的圆柱形粉坯依次进行整形和装入Q235钢钢包套后在 10^-4Pa真空下升温至600℃保温2小时后封焊钢包套抽气口；

步骤四、将挤压机的挤压筒预热至500℃后，将封焊后的钢包套加热至1000℃，保温10小时后放入预热后的挤压筒内，以108mm/s挤压速度、1160℃挤压温度和挤压比为16进行挤压；

步骤五、采用体积浓度为1/5的硝酸，对挤压后的钢包套进行酸洗，去除钢包套，从而得到所需要的铍棒。

本实施例制备的铍棒的表观质量合格、杂质含量低、组织致密、力学性能优良和易塑性变形，且生产周期短，效率高，产生废料少，生产成本底，其抗拉强度σ_b为540MPa、屈服强度σ_0.2为400MPa和延伸率δ为6％。

实施例4：

步骤一、根据所要制备铍棒的尺寸和挤压变形量，确定铍粉末用量和铍锭、挤压模具的尺寸，采用橡胶软包套，将纯度为99.5％、平均粒度为100μm的片状铍粉末制备成圆柱形粉坯；

步骤二、采用真空烧结工艺，对圆柱形粉坯进行固结；

步骤三、将固结后的圆柱形粉坯依次进行整形和装入不锈钢钢包套后在 10^-4Pa真空下升温至500℃保温2.5小时后封焊钢包套抽气口；

步骤四、将挤压机的挤压筒预热至350℃后，将封焊后的钢包套加热至 1100℃，保温12小时后放入预热后的挤压筒内，以107mm/s挤压速度、1180℃挤压温度和挤压比为14进行挤压；

步骤五、采用体积浓度为1/4的硝酸，对挤压后的钢包套进行酸洗，去除钢包套，从而得到所需要的铍棒。

本实施例制备的铍棒的表观质量合格、杂质含量低、组织致密、力学性能优良和易塑性变形，且生产周期短，效率高，产生废料少，生产成本底，其抗拉强度σ_b为470MPa、屈服强度σ_0.2为360MPa和延伸率δ为4％。

对于本领域技术人员而言，显然本发明实施例不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明实施例的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明实施例。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明实施例的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明实施例内。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。系统、装置或终端权利要求中陈述的多个单元、模块或装置也可以由同一个单元、模块或装置通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。

最后应说明的是，以上实施方式仅用以说明本发明实施例的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本发明实施例进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明实施例的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本发明实施例的技术方案的精神和范围。