铍铝合金 编制说明

PAGEPAGE9铍铝合金编制说明（征求意见稿）西北稀有金属材料研究院宁夏有限公司铍铝合金编制组工作简况任务来源

铍铝合金编制说明2021年度全国有色金属标准化技术委员会及各分技术委员会年会的通知》（有色标委〔2021〕19号），由西北稀有金属研究院宁夏有限公司负责修订[2021]1920211918-T-610，完成年限为2023年，归口单位为全国有色金属标准化技术委员会。主要参加单位和工作成员及所做的工作本文件主要起草人及工作职责见表1。表1主要起草人及工作职责起草人单位分工李军义、汪凯西北稀有金属材料研究院宁夏有限公司负责标准的工作指导、试验方案确定及组织协调刘兆刚、杨一群、马肖西北稀有金属材料研究院宁夏有限公司BeAl-Z开展现场试验验证及数据积累。李志年、邵伟西北稀有金属材料研究院宁夏有限公司负责BeAl-F收集资料、标准文本及材料编制修改、开展现场试验验证及数据积累张健康、代彦明西北稀有金属材料研究院宁夏有限公司负责铍铝合金产品检测方法、检测资料收集、标准文本及材料编制修改谢垚、王东新西北稀有金属材料研究院宁夏有限公司负责技术参数确定、相关技术要求内容的编写及把关、意见征集工作。吴亚鹏、张继真、孙威北京遥感设备研究所、长春长光智欧科技有限公司、中国科学院光电技术研究所参与标准起草、确认技术要求，样品验证反馈、提出标准修改意见。张江峰有色金属技术经济研究院有限责任公司指导标准编写，并对标准材料提出修改意见。主要工作过程立项阶段202182021年度全国有色金属标准化技术委员会及各分技术（2021102夏有限公司负责起草《铍铝合金》国家标准获准立项。项目计划编号[2021]192023起草阶段202110262021202111202112202222022年4月19日，由全国有色金属标准化技术委员会主持召开网络会议，与会专家对《讨论稿》及《讨论稿编制说明》进行了认真细致的讨论，提出了宝贵的修改意见和建议。会后，编制组根据反馈意见完善标准和编制说明，形成了征求意见稿。二、标准化文件编制原则符合性：GB/T1.1—20201部分：标准化文件的结构和起草规则》进行了编写。三、标准主要内容及确定依据（一）确定标准主要内容的论据GB/T26063-2010《铍铝合金》的修订版本。随着铍铝合金在航空航天、国防征求产品生产企业产品的实际情况及下游使用单位的实际需求进行修订。本文件与GB/T26063-2010《铍铝合金》标准相比，修订内容如下：——增加了“术语和定义”一章；——增加了“产品分类”一章；铍铝合金产品的牌号、制造方法、供应状态见表2。表2牌号、制造方法、供应状态牌号制造方法供应状态BeAl-F粉末冶金压制态BeAl-Z真空铸造铸造态——删除了BeAl-F、BeAl-Z的杂质总量；表3化学成分牌号质量分数%BeAgCoGeFeSiOCMgAlBeAl-F60.00-65.00≤0.20-≤1.50≤0.15≤0.06余量BeAl-Z60.00-69.001.50-2.500.65-1.350.55-1.20≤0.20≤0.30≤0.20≤0.20≤0.06余量牌号（旧）质量分数%BeAl杂质元素含量，不大于SiOCMgFe杂质总量BeAl-F60.00-65.00余量-1.500.150.060.202.50BeAl-Z60.00-69.00余量0.3060.202.50注：杂质总量指除：Be、Al外，Si、Fe、O、C、Mg等元素的总和Fe、Si、O、C、MgGB/T26063-2010《铍铝合金》BeAl-F、BeAl-ZBeAl-Z“化学成分”的添加强化元素种类：BeAl-ZAg、Co、Ge644℃时发生共晶反应，共晶点铍的原子分数只有2.4%（1），没有任何金属间化合物生成，Ag、Co、Ge图1 铍铝二元合金平衡相（实线为固/液相线长虚线为亚稳相延长线长-短虚线为液相混溶间隙，短虚线为液相调幅分解线）Ag（Ge元素存在于铝相中的作用主要是提高合金在浇铸过程的熔液流动性（见图2），有利于提高合金的铸造性，减少缺陷，改善合金的强度和韧性；Co元素在铍相和铝相中均有分布（见图2），提高了铍铝合金相界面结合强度，同时Co的存在有利于铍相形核，使铍相中粗大枝晶和柱状晶组织减少，铍相颗粒细化，而细化的铍有利于提高铍铝合金强度。图2铸造铍铝合金中不同元素面分布AgAgSEMAg3）。2%Ag 2.5%Ag3%Ag图3不同Ag含量对铸态铍铝合金影响的SEM图Ag含量添加对合金铝相的流动性和铸造性改善明显，凝固过程中产生铝相的富集，通过降低模壳温度和浇注温度，实现快速凝固使得偏析现象获得较好的改善。GeGe2%AgGe0.51.01.52.%62B36-Al-Ag-Ge。4GeGe1.0%以上会导致强度最大程度的增加。图4不同Ge含量的铍铝合金力学性能CoCo2%Ag-1%GeCo0%1.02%和3.%62B35-Al-Ag-Ge-Co。5CoCo1%的以下时，保持了良好的延展性。图5不同Co含量的铍铝合金力学性能（见表3）BeAl-Z影响，优化铍铝合金成分设计。结合铸造模拟软件的模拟分析，优化铍铝合金的工艺参数，GB/T《金4。表4力学性能牌号/Pa规定非比例延伸强度Rp0.2/MPa断后伸长率/%BeAl-F-1278.5189.82.89BeAl-F-2284.5179.73.60BeAl-F-3278.3185.23.50BeAl-F-4275.1176.42.39BeAl-F-5272.6174.72.48BeAl-Z-1213.6171.01.61BeAl-Z-2223.3185.61.83BeAl-Z-3218.5181.81.86BeAl-Z-4197.6169.41.56BeAl-Z-5193.8173.91.68BeAl-FBeAl-Z5GB/T26063-2010《铍铝合金》标准中的力学30MPa85MPa，从而也导致断后伸长率下0.5%。表5力学性能牌号（新）力学性能抗拉强度/Pa规定非比例延伸强度/Pa断后伸长率/%BeAl-F≥270≥170≥2.0BeAl-Z≥190≥165≥1.5牌号（旧）力学性能抗拉强度/Pa规定非比例延伸强度/Pa断后伸长率/%BeAl-F≥270≥160≥2.0BeAl-Z≥160≥80≥2.016×1/℃（25100）；绝对值与晶体结构和键强度密GB/T4339《金属材料热膨6。表6平均线膨胀系数牌号平均线膨胀系数/℃牌号平均线膨胀系数/℃BeAl-F-114.98×10-6BeAl-Z-114.87×10-6BeAl-F-214.73×10-6BeAl-Z-214.99×10-6BeAl-F-315.42×10-6BeAl-Z-314.99×10-6BeAl-F-415.27×10-6BeAl-Z-415.17×10-6BeAl-F-514.81×10-6BeAl-Z-515.21×10-61610℃2510℃。——增加了比热容、导热系数和泊松比检测，提供实测值；GB/T22588GB/T22315-2008《金属材料7、8。因此，本文件增加了铍铝合金产品的比热容和导热系数检测及检测方法，提供实测值。表7导热系数牌号热导系数W/m.k牌号热导系数W/m.kBeAl-F-1192.3BeAl-Z-195.3BeAl-F-2197.6BeAl-Z-294.6PAGEPAGE15BeAl-F-3192.0BeAl-Z-397.4BeAl-F-4194.2BeAl-Z-493.5BeAl-F-5193.3BeAl-Z-595.7表8泊松比牌号泊松比牌号泊松比BeAl-F-10.213BeAl-Z-10.201BeAl-F-20.171BeAl-Z-20.210BeAl-F-30.184BeAl-Z-30.172BeAl-F-40.188BeAl-Z-40.192BeAl-F-50.197BeAl-Z-50.194——增加了弹性模量的检测及要求，BeAl-F弹性模量E≥190MPa，BeAl-Z弹性模量E≥170MPa的要求；GB/T223159BeAl-FE≥190MPa，BeAl-ZE≥170MPa。表9弹性模量牌号弹性模量E（GPa）牌号弹性模量E（GPa）BeAl-F-1197.9BeAl-Z-1171.2BeAl-F-2208.3BeAl-Z-2175.2BeAl-F-3194.2BeAl-Z-3185.2BeAl-F-4201.4BeAl-Z-4178.4BeAl-F-5205.5BeAl-Z-5173.7——更改了铸造产品和粉末冶金产品的“内部质量”技术要求；26063-2010《铍铝合金》标准内灵敏度设定已不适XGB/T5677-2015X75A52%～3%GB/T5677GJB1550AX——增加了平均线膨胀系数、比热容、导热系数和泊松比的检测方法；——增加了弹性模量的检验方法；——更改了内部质量的检验方法；——更改了部分取样和制样方法；仲裁取样位置和数量：a）铸造产品在浇道处取样，1个/批；b）粉末冶金产品在本体取样，1个/批；仲裁取样方法：2mm20g；粉冶产品采用拉伸试样加工过程车削取样。力学性能的取样规定：铸造产品单铸或附铸取样：3/批；b）粉末冶金产品在本体取样：3/批；平均线膨胀系数、比热容、导热系数和泊松比的取样规定:a）铸造产品单铸或附铸取样，1个/批；粉末冶金产品在本体取样，1/批；——增加了弹性模量的制样方法。因增加了弹性模量的检验，弹性模量试样的取样规定:a）铸造产品单铸或附铸取样，1个/批；b）粉末冶金产品在本体取样，1个/批；10。本体试样与附铸试样的组织非常相似（6）GB/T1173-2013GB/T9438-201375%50%。单铸试样的铸造缺陷明显少于本体试样与附铸试样，但组织结构表10本体样、附铸样与单铸样的力学性能抗拉强度Rm/MPa规定非比例延伸强2/Pa延伸率A25mm/%本体197.6174.31.79附铸202.5179.71.85单铸250.2201.92.50（a）本体试样 （b）附铸试样（c）单铸试样图6显微组织x50粉末冶金产品为棒材或锭加工而成，故仍继续采用本体取样。（二）主要实验数据表11 化学成分质量分数%质量分数%牌号BeAgCoGeFeSiOCMgAlBeAl-F-163.710.095-0.780.0300.024余量BeAl-F-263.130.055-0.850.0210.024余量BeAl-F-363.820.060-0.650.015＜0.01余量BeAl-F-464.350.062-0.710.021＜0.01余量BeAl-F-562.640.066-0.830.019＜0.01余量BeAl-Z-163.222.031.001.020.110.2410.140.029＜0.01余量BeAl-Z-262.181.980.900.890.0930.1370.0670.028＜0.01余量BeAl-Z-362.731.881.030.600.150.1360.0770.025＜0.01余量BeAl-Z-465.172.071.041.020.0910.2360.0670.025＜0.01余量BeAl-Z-564.261.910.920.770.120.1390.0690.025＜0.01余量表12 力学性能及部分物理性能牌号抗拉强度/Pa延伸强度Ma弹性模量长率%平均线膨胀系数/℃热导系数W/m.k泊松比BeAl-F-1278.5189.8192.32.8914.98×10-6197.90.213BeAl-F-2284.5179.7197.63.6014.73×10-6208.30.171BeAl-F-3278.3185.2192.03.5015.42×10-6194.20.184BeAl-F-4275.1176.4194.22.3915.27×10-6201.40.188BeAl-F-5272.6174.7193.32.4814.81×10-6205.50.197BeAl-Z-1213.6171.0171.21.6114.97×10-695.30.201BeAl-Z-2223.3185.6175.21.8314.99×10-694.60.210BeAl-Z-3218.5181.8185.21.8614.99×10-697.40.172BeAl-Z-4197.6169.4178.41.5615.17×10-693.50.192BeAl-Z-5193.8173.9173.71.6815.21×10-695.70.194分析结论1112四、标准中涉及专利的情况本文件不涉及专利问题。