Tecnologia di produzione e applicazione della lamina di berillio

Ilberillio ha le caratteristiche di bassa densità, alta resistenza, elevato modulo elastico, alta trasmittanza dei raggi X e velocità di propagazione del suono, per cui viene utilizzato come strumento di analisi aerospaziale, circuito integrato su larga scala (LSI) e componenti di sistemi audio. In questo articolo, diamo uno sguardo alla tecnologia di produzione e alle applicazioni del foglio di berillio.

Tecnologia di produzione e applicazione della lamina di berillio

Metodo di produzione della lamina di berillio

Esistono tre metodi di produzione della lamina di berillio.

1. Metodo di laminazione a caldo

In primo luogo, il lingotto di berillio fuso sotto vuoto viene tagliato, frantumato e setacciato per formare una polvere di berillio uniforme. Quindi la polvere di berillio viene laminata a caldo sotto vuoto per formare un pezzo grezzo. Questo metodo di metallurgia delle polveri è utilizzato come metodo di preparazione della billetta di berillio laminata a caldo perché i grani di cristallo del lingotto fuso sotto vuoto sono grossolani, fragili e difficili da lavorare plasticamente.

Quando il grezzo di berillio viene riscaldato, per evitare l'ossidazione, la miscelazione delle impurità e il raffreddamento causato dal rullo sulla superficie del berillio, deve essere avvolto con ferro dolce e arrotolato in una lastra di spessore compreso tra 1 e 2 mm a una temperatura di circa 800 ℃. Il foglio viene quindi laminato a caldo a 400-500 gradi Celsius per formare una lamina di berillio con uno spessore compreso tra 0,0075 e 0,500 mm.

Questo tipo di foglio di berillio è costituito da polvere di berillio fine di circa 1μm, quindi è resistente. Tuttavia, a causa dell'ossidazione quando il berillio viene trasformato in polvere, la sua purezza è la più bassa tra le lamine di berillio preparate con i tre metodi descritti in questo articolo.

2. Metodo di fusione sottovuoto del lingotto e laminazione diretta

In primo luogo, il lingotto viene tagliato in pezzi di circa 220 x 200 x 90 mm, avvolto in acciaio inossidabile e quindi laminato a una temperatura compresa tra 790 e 980 ℃ per produrre fogli di berillio con uno spessore di circa 5 mm.

Durante la laminazione a caldo, una temperatura troppo elevata provoca la crescita dei grani, mentre una temperatura troppo bassa lascia una struttura cristallina colonnare quando il lingotto di berillio viene fuso. Pertanto, è importante scegliere una temperatura adeguata per produrre una struttura uniforme e fine senza anisotropia.

La lastra di berillio di 5 mm di spessore viene laminata a una temperatura compresa tra 650°C e 780°C per produrre una lamina di berillio con uno spessore compreso tra 0,0075 mm e 0,254 mm. La lamina di berillio preparata con questo metodo presenta grandi grani cristallini e una bassa purezza. Tuttavia, ha una purezza superiore rispetto alla lamina di berillio preparata mediante laminazione a caldo.

3. Metodo di evaporazione sotto vuoto

Mettere il substrato e il lingotto di berillio in un forno di evaporazione sotto vuoto, riscaldare il substrato a 400-500 ℃, quindi fondere il lingotto di berillio con un fascio di elettroni per vaporizzare il berillio sul substrato, quindi estrarlo dal forno. Quindi separare il substrato e il berillio per ottenere un film di berillio depositato da vapore.

Questo film di berillio depositato in corrente di vapore può essere utilizzato come piastra vibrante dell'altoparlante e per alcune parti complesse. Se il substrato viene realizzato nella forma del pezzo da preparare, è possibile ottenere un film di berillio depositato in corrente di vapore nella forma del pezzo, che può essere utilizzato come pezzo senza alcuna lavorazione.

Tuttavia, poiché il film di berillio deposto da vapore ha una struttura cristallina colonnare, l'aria e il gas elio fuoriescono dalla fessura, per cui è difficile utilizzarlo come finestra per la trasmissione di raggi X.

Elaborando termicamente il film depositato a vapore, è possibile distruggere la struttura cristallina colonnare e produrre un foglio di berillio che non perde aria ed elio.

Il metodo di evaporazione sotto vuoto presenta i seguenti vantaggi:

1. Poiché la lamina di berillio viene prodotta direttamente da lingotti di berillio mediante evaporazione sotto vuoto, la sua purezza è superiore a quella delle lamine di berillio prodotte mediante laminazione a caldo e metodo di fusione sotto vuoto-ingot-rolling diretto.

2. Produzione di fogli di berillio sottili con un processo semplice.

3. Poiché come materia prima viene utilizzato il film di berillio depositato in corrente di vapore preparato con grani fini, il foglio di berillio preparato ha una buona resistenza e un buon allungamento e diventa un materiale resistente.

Applicazione della lamina di berillio

Finestra di trasmissione per radiazioni da acceleratore

Il foglio di berillio sarà utilizzato come sorgente di raggi X per la litografia a raggi X e come materiale per la finestra di trasmissione dei raggi X generati dalla luce SR.

Analisi a raggi X a dispersione di energia

L'analizzatore a raggi X a dispersione di energia è dotato di un microscopio elettronico e può essere facilmente ramificato, per cui la domanda è aumentata negli ultimi anni. Più sottile è il materiale della finestra di trasmissione dei raggi X utilizzato nel dispositivo, maggiore è la trasmittanza dei raggi X e più alta è la sensibilità di analisi degli elementi fluorescenti della luce a raggi X, come B, C e N, con lunghezze d'onda elevate. Pertanto, la finestra di trasmissione dei raggi X utilizza un foglio di berillio di circa 10 μm.

Tubo a raggi X e tubo della telecamera a raggi X

Sia i tubi a raggi X che i tubi delle telecamere a raggi X utilizzano lamina di berillio come materiale per la finestra di trasmissione.

La piastra vibrante dell'altoparlante

La velocità di propagazione del suono dell'iridio è superiore a quella di altri metalli. Maggiore è la velocità del suono, più alta è la frequenza di risonanza dell'altoparlante e più ampia è la gamma del suono che può essere ascoltata nella regione degli acuti. Pertanto, il berillio è stato utilizzato come piastra vibrante dell'altoparlante.

Conclusione

Vi ringraziamo per aver letto il nostro articolo e ci auguriamo che possa aiutarvi a comprendere meglio la tecnologia di produzione e le applicazioni della lamina di berillio. Se volete saperne di più sul berillio metallico, vi consigliamo di visitare il sito Stanford Advanced Materials (SAM) per maggiori informazioni.

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