阅读说明：本技术 Hp40级真空热压铍材的制备方法及真空热压铍材 (Preparation method of HP 40-grade vacuum hot-pressed beryllium material and vacuum hot-pressed beryllium material ) 是由 乔鹏 王战宏 钟景明 李志年 邵伟 张鹏翔 王蓓 马琨 周凯 于 2019-11-04 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种HP40级真空热压铍材的制备方法,包括如步骤：步骤一、制备铍含量大于99.5％、铁含量小于800ppm和平均粒径为6～14μm的铍粉；步骤二、预热模具并烘干后依次装入所述铍粉并进行真空热压处理,得到成形的铍坯料；步骤三、将成形的铍坯料脱模后进行真空热处理,得到HP40级真空热压铍材。本发明还公开了一种HP40级真空热压铍材。本发明的HP40级真空热压铍材的抗拉强度大于400MPa,延伸率大于3％。(The invention discloses a preparation method of an HP 40-grade vacuum hot-pressing beryllium material, which comprises the following steps: preparing beryllium powder with the beryllium content of more than 99.5 percent, the iron content of less than 800ppm and the average particle size of 6-14 mu m; step two, preheating a die, drying, sequentially filling the beryllium powder, and performing vacuum hot-pressing treatment to obtain a formed beryllium blank; and step three, demolding the formed beryllium blank, and then carrying out vacuum heat treatment to obtain the HP 40-grade vacuum hot-pressed beryllium material. The invention also discloses an HP 40-grade vacuum hot-pressing beryllium material. The tensile strength of the HP 40-grade vacuum hot-pressed beryllium material is more than 400MPa, and the elongation is more than 3%.)

HP40级真空热压铍材的制备方法及真空热压铍材

技术领域

本发明属于热压铍材制备技术领域，涉及一种HP40级真空热压铍材的制备 方法及HP40级真空热压铍材。

背景技术

铍属于稀有高熔点金属，易氧化，在空气中超过400℃时开始氧化，800℃ 时剧烈氧化，一般采用粉末冶金方式生产，熔铸时，铍或铍合金材料内部会产 生大量孔隙，强度和延性差，铍材力学性能低，抗拉强度不足400Mpa，延伸率 低不足2。

发明内容

本发明的目的之一，在于提供一种HP40级真空热压铍材的制备方法，该方 法制备的铍材的抗拉强度高和延伸率大。

本发明的目的之二，在于提供一种HP40级真空热压铍材。

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HP40级真空热压铍材的制备方法，所述制备方法包括如步骤：

步骤一、制备铍含量大于99.5％、铁含量小于800ppm和平均粒径为6～14μm 的铍粉；

铍粉粒度过小，其活性高容易氧化导致延伸率下降；过大，在压制过程中 不利于填充空隙，强度降低。

步骤二、预热模具并烘干后依次装入所述铍粉并进行真空热压处理，得到 成形的铍坯料；

所述真空热压处理的工艺条件为：

真空度大于5×10^-1帕，保温温度为1100～1190℃，优选为1150～1180℃，保 压压力为10～20MPa/cm²，优选为15～18MPa/cm²，保温保压时间为1～8小时， 优选为3～5小时；

步骤三、将成形的铍坯料脱模后进行真空热处理，得到HP40级真空热压铍 材。

由于铍为稀有高熔点金属，熔铸时铍内部会产生大量的孔隙，强度低和延 性差，且在空气中超过400℃时，铍开始氧化，800℃时，铍剧烈氧化，严重影 响材料性能，因此，本发明的热压和热处理工艺，均是在真空状态下进行，一 方面，降低熔铸时铍内部产生孔隙几率，提高铍材的强度和延伸率；另一方面， 可以防止铍氧化，保证材料力学性能。

进一步的，步骤一中，所述铍粉采用冷流冲击制备的。

进一步的，步骤一中，所述铍粉的平均粒径为9～11μm。

进一步的，步骤二中，所述预热的温度为180～220℃；所述烘干的时间大于 等于12小时，以除去吸附在模具孔隙内的水分。

进一步的，所述烘干的时间为15～20小时。

进一步的，步骤二中，所述模具的材料为等静压石墨和C/C材料中的一种 或两种，C/C材料的低温强度和高温强度均高，且与石墨热膨胀系数接近，因而 可有效防止高温等静压模具压裂。

进一步的，所述保压压力为13～18MPa/cm²，保温保压时间为3～6小时。

进一步的，步骤三中，脱模是采用油压机将成形的坯料顶出。所述真空热 处理的工艺条件为：真空度大于5×10^-1帕，保温温度为650～750℃，优选为 680～720℃，保温时间为10～30小时，优选为16～24小时，以防止氧化影响铍材 的性能。

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HP40级真空热压铍材，所述HP40级真空热压铍材是采用上述所述的 制备方法制备的。

本发明的技术效果描述：

1、本发明采用真空热压处理和真空热处理，降低了熔铸铍时铍内部产生的 孔隙几率，保证了铍材力学性能和延展性；采用本发明方法制备的真空热压铍 材抗拉强度大于400MPa，延伸率大于3％，使得热压铍材抗拉强度达到或超过 400MPa(40级铍材)

2、本发明在真空状态进行热压和热处理，其工艺简单、操作方便，所制备 的铍材适用于ITER项目。

具体实施方式

以下结合具体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、采用冷流冲击制备铍粉，该铍粉中的铍含量为99.8％、铁含量 800ppm和平均粒径为14μm。

步骤二、预热等静压石墨模具并烘干后依次装入所述铍粉和真空热压处理， 得到成形的铍坯料。

其中，预热的温度为200℃，烘干时间12小时。真空度为6×10^-2帕，保温 温度为1100℃，保压压力为20MPa/cm²，保温保压时间为8小时。

步骤三、采用油压机将成形的铍坯料顶出，即脱模后进行真空热处理，得 到HP40级真空热压铍材。真空度为6×10^-2帕，保温温度为750℃，保温时间为 30小时。

本实施例制备的HP40级真空热压铍材的性能参数如下表所示：

实施例2：

步骤一、采用冷流冲击制备铍粉，该铍粉中的铍含量为99.6％、铁含量 700ppm和平均粒径为9μm。

步骤二、预热等静压石墨和C/C材料的模具并烘干后依次装入所述铍粉和 真空热压处理，得到成形的铍坯料。

其中，预热的温度为180℃，烘干时间12小时。真空度为3×10^-2帕，保温 温度为1150℃，保压压力为15MPa/cm²，保温保压时间为3小时。

步骤三、采用油压机将成形的铍坯料顶出，即脱模后进行真空热处理，得 到HP40级真空热压铍材。真空度为3×10^-2帕，保温温度为650℃，保温时间为 10小时。

本实施例制备的HP40级真空热压铍材的性能参数如下表所示：

实施例3：

步骤一、采用冷流冲击制备铍粉，该铍粉中的铍含量为99.5％、铁含量 750ppm和平均粒径为6μm。

步骤二、预热等静压石墨和C/C材料的模具并烘干后依次装入所述铍粉和 真空热压处理，得到成形的铍坯料。

其中，预热的温度为220℃，烘干时间20小时。真空度为4×10^-2帕，保温 温度为1190℃，保压压力为18MPa/cm²，保温保压时间为6小时。

步骤三、采用油压机将成形的铍坯料顶出，即脱模后进行真空热处理，得 到HP40级真空热压铍材。真空度为4×10^-2帕，保温温度为700℃，保温时间为 20小时。

本实施例制备的HP40级真空热压铍材的性能参数如下表所示：

实施例4：

步骤一、采用冷流冲击制备铍粉，该铍粉中的铍含量为99.7％、铁含量 710ppm和平均粒径为11μm。

步骤二、预热等静压石墨材料的模具并烘干后依次装入所述铍粉和真空热 压处理，得到成形的铍坯料。其中，预热的温度为210℃，烘干时间18小时。 真空度为4×10^-2帕，保温温度为1180℃，保压压力为10MPa/cm²，保温保压时 间为1小时。

步骤三、采用油压机将成形的铍坯料顶出，即脱模后进行真空热处理，得 到HP40级真空热压铍材。真空度为4×10^-2帕，保温温度为700℃，保温时间为 15小时。

本实施例制备的HP40级真空热压铍材的性能参数如下表所示：

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。