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铍铜合金元件生产及应用研究

2019-01-03岳丽娟王艳婷郑学清张宝华

中国金属通报 2019年10期
关键词:铜合金热处理元件

岳丽娟,王艳婷,郑学清,张宝华

(宁夏中色新材料有限公司,宁夏 石嘴山 753000)

铍铜作为诸多铜合金中性能最好的高级弹性材料,经常被用于民用工业以及高科技工业所需要的弹性元件以及电子元件的制作当中。本文就针对铍铜的主要性能及用途进行简要概述。

1 铍铜的主要性能及用途

铍铜作为热处理强化合金,当铍铜处于软状态下时,可以采用冲压的手段将铍铜制造成各种形状的零件,随后再通过热处理来强化铍铜零件的整体性能。在目前我国现代工业制作常用的三种铜合金材料中,以铍铜的综合性能最佳,其既具有高强度、高导性还具备高弹性等诸多特点[1]。这些特性都可以使所制作出的原件更加可靠耐用。高强度的铍铜可以用于制作医疗以及航空设备中的连接器、汽车以及家用电器的开关、膜盒的高灵敏度传感器以及无线电器的高弹性接点等,因为高强度铍铜能够呈现出高稳定性,所以制作出来的元件可以用于军事、航空等一些重要的行业当中。高导性铍铜具有良好的导热导电性,因此可以用于制作汽车、电器等设备的高温连接器以及汽车和电器中的大电流继电器等[2]。除此之外,铸造铍铜则可以用来制造一些耐高温的器件以及一些安全工具。就目前而言,将我国所使用的铍铜以及国外所使用的铍铜性能进行对比来看,与国外铍铜的性能基本相似。

2 国内铍铜合金元件应用现状以及应用问题

我国在开始使用铍铜合金元件的初期阶段时,主要将其应用于国防工业当中。在后期的不断发展应用过程中,才逐渐将铍铜合金元件应用于民用工业制造当中,但并未能做到普遍使用,和国外同行业对铍铜元件的生产应用情况对比,我国差距较大。就数十年的铍铜元件研究经验来看,阻碍我国铍铜合金元件普及的主要原因主要有以下几点。

2.1 铍铜合金元件的热处理难度大

铍铜作为热处理强化合金材料,其既可以在软状态下通过冲压制成各种元件,在硬状态下也可以进行冲压处理。将铍铜合金制成元件后,就需要对元件进行热处理来强化铍铜合金元件的整体性能。但热处理加工所需要的条件相当苛刻,为了防止铍铜合金元件表面出现氧化,降低其使用性能,因此对铍铜合金元件进行热处理的过程中,需要将元件置于真空炉内。另外,想要完成铍铜合金元件的热处理这一道工序,就必须满足其所提出的严格要求,将处理过程中的温差严格控制在10摄氏度范围以内,通常在进行元件热处理的过程中,会将温度控制在310摄氏度至320摄氏度之间[3],这样的温度要求与钢铁热处理的要求差距甚远。因此在对铍铜合金元件进行热处理的过程中,不能使用钢铁热处理的设备,必须重新购置铍铜热处理专用设备。除此之外,为了进行铍铜合金元件的热处理,还应当为专用设备准备好足够的场地以及专业的热处理技术人员[4]。这些要求对于普通的工厂而言是难以满足的,所以就导致铍铜合金元件的使用范围受到了限制。

2.2 信息流通速度过慢

我国工业相较外国工业而言起步较晚。尽管发展速度并不落后于外国,但是国外企业例如信息、汽车工业等领域中已经将铍铜合金元件作为常用的零部件投入生产使用中,而国内的企业对于铍铜合金元件了解不充分,所以也就难以将其应用至实际生产过程当中。

2.3 人才缺失

铍铜合金元件的生产过程中需要专业性较强的技术人员进行生产研发,但国内目前铍铜合金的专业人才相对较少,这就限制了对铍铜合金元件的出色性能以及广泛用途的有效推广。不仅如此,如果专业人才缺失,那么即便相关企业认识到了铍铜合金元件的优势特性,也无法将其投入到产品制造中。据近些年来的调查所知,目前下游用户所使用的铍铜合金元件性能仍然存在问题,其原因在于铍铜合金元件的制作过程中,热处理工艺制度不够完善。

2.4 生产厂家少、生产成本高

当前我国铍铜合金元件的生产厂家总数较少,所生产的铍铜合金元件品种规格也不全,总产量更是不高,购买难度较大。所以下游用户即便是从生产厂家中找到了所需的合金元件,其价格也相对较高,如果再在后续对合金元件进行热处理,那么生产元件所需要的支出成本又变得过高。为了提高经济效益,企业只能寻求铍铜合金元件的替代品来降低产品制作的成本。

2.5 急需生产铍铜合金元件的企业

我国工业制造行业和军工领域在发展建设的过程中,所需要大量的铍铜元件,因此国家和大型企业往往会竭尽所能的去获取铍铜合金元件。而国内的民用企业以及中小型企业自然是无法从国家和大型企业中抢夺铍铜合金元件这种重要的资源,在一定程度上限制了其发展步伐,因此铍铜合金元件就更加难以在工业领域得到普及。

3 针对铍铜合金元件普及问题的解决措施

目前国内在普及铍铜合金元件过程中所存在的问题同样也也存在于国外。美国在处理上述问题的过程中,选择了对铍铜材料进行预热处理。预热处理指的是在铍铜合金材料在出厂之前,就对铍铜合金材料进行预时效热处理,经过预热处理后,铍铜合金材料的性能就能够达到加工所需的要求,当用户将铍铜合金材料购回后,只需要将材料冲压成所需的铍铜合金元件就能够直接使用,而无需再进行热处理。但是这种手段只能够解决部分用户的问题,而无法对问题进行根治。因为该种手段会损失铍铜合金材料的部分性能,并且只有在这种状态下,才能够进行后续的冲压制作。另外通过此种手段处理过的铍铜合金材料无法制造复杂的铍铜合金元件,所以该手段只能用于部分元件的生产制作中。对于我国现在的铍铜合金元件普及现状,可以采取专业生产铍铜元件的手段。即由客户交付铍铜合金元件的图纸和技术要求,由专业人员挑选合适的合金对元件进行加工处理,待成品完成后在交付于客户投入生产制作[5]。通过该方式处理,大部分问题都得到了有效解决,并且适用范围较广,也进一步推动铍铜合金元件在我国工业制造中的普及。

综上所述,铍铜合金元件作为各大产业中不可获取的一种弹性材料,其在我国工业领域的普及过程中受到了诸多原因的阻碍,因此导致我国元器件的质量无法达到国际水平。在我国进入世贸组织后,一切产品都将面临国际市场的竞争,为了使我国制造出的产品在国际市场中拥有较强的竞争力,就应该不断强化产品的质量,所以普及铍铜合金元件势在必行。相信不久的将来,随着铍铜合金元件在我国各行各业的不断普及,国产铍铜产品质量将得到迅速的提升,生产效率也会进一步提高,从而使我国所生产的产品能够在国际市场站稳脚跟,为企业带来更大的经济效益。

4 结论

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