Technologie de fabrication et application des feuilles de béryllium

Lebéryllium présente les caractéristiques suivantes : faible densité, résistance élevée, module d'élasticité élevé, transmission élevée des rayons X et vitesse de propagation rapide du son. Il est donc utilisé comme instrument d'analyse aérospatiale, comme circuit intégré à grande échelle (LSI) et comme composant de système audio. Dans cet article, nous allons examiner la technologie de fabrication et les applications des feuilles de béryllium.

Technologie de fabrication et application des feuilles de béryllium

Méthode de fabrication des feuilles de béryllium

Il existe trois méthodes de fabrication des feuilles de béryllium.

1) Méthode de laminage à chaud

Tout d'abord, le lingot de béryllium fondu sous vide est tranché, broyé et tamisé pour former une poudre de béryllium uniforme. La poudre de béryllium est ensuite laminée à chaud sous vide pour former une ébauche. Cette méthode de métallurgie des poudres est utilisée pour préparer les billettes de béryllium laminées à chaud, car les grains de cristal du lingot fondu sous vide sont grossiers, fragiles et difficiles à transformer plastiquement.

Lorsque l'ébauche de béryllium est chauffée, afin d'éviter l'oxydation, le mélange d'impuretés et le refroidissement causé par le rouleau sur la surface du béryllium, elle doit être enveloppée de fer doux et laminée en une feuille d'une épaisseur de 1 à 2 mm à une température d'environ 800 ℃. La feuille est ensuite laminée à chaud à une température de 400 à 500 degrés Celsius pour former une feuille de béryllium d'une épaisseur de 0,0075 à 0,500 mm.

Ce type de feuille de béryllium est constitué d'une fine poudre de béryllium d'environ 1μm, ce qui la rend résistante. Cependant, en raison de l'oxydation qui se produit lorsque le béryllium est transformé en poudre, sa pureté est la plus faible parmi les feuilles de béryllium préparées par les trois méthodes décrites dans cet article.

2) Méthode de fusion sous vide du lingot et de laminage direct

Tout d'abord, le lingot est découpé en morceaux d'environ 220 x 200 x 90 mm, enveloppé dans de l'acier inoxydable, puis laminé à une température comprise entre 790 et 980 ℃ pour produire des feuilles de béryllium d'une épaisseur d'environ 5 mm.

Pendant le laminage à chaud, une température trop élevée entraîne une croissance du grain, et une température trop basse laisse une structure cristalline en colonnes lorsque le lingot de béryllium est fondu. Il est donc important de choisir une température appropriée pour produire une structure uniforme et fine sans anisotropie.

La feuille de béryllium de 5 mm d'épaisseur ci-dessus est laminée à une température comprise entre 650°C et 780°C pour produire une feuille de béryllium d'une épaisseur comprise entre 0,0075 mm et 0,254 mm. La feuille de béryllium préparée par cette méthode présente de gros grains cristallins et une faible pureté. Mais elle est plus pure que la feuille de béryllium préparée par laminage à chaud.

3. Méthode d'évaporation sous vide

Placer le substrat et le lingot de béryllium dans un four d'évaporation sous vide, chauffer le substrat jusqu'à 400 à 500 ℃, puis faire fondre le lingot de béryllium à l'aide d'un faisceau d'électrons pour vaporiser le béryllium sur le substrat, avant de le sortir du four. Il faut ensuite séparer le substrat et le béryllium pour obtenir un film de béryllium déposé en phase vapeur.

Ce film de béryllium déposé à la vapeur peut être utilisé comme plaque vibrante du haut-parleur et comme certaines pièces complexes. Si le substrat prend la forme de la pièce à préparer, il est possible d'obtenir un film de béryllium déposé par évaporation ayant la forme de la pièce et de l'utiliser comme pièce sans traitement.

Cependant, comme le film de béryllium déposé à la vapeur a une structure cristalline en colonne, l'air et l'hélium gazeux s'échappent de la fente, de sorte qu'il est difficile de l'utiliser comme fenêtre de transmission de rayons X.

Le traitement thermique du film déposé par évaporation permet de détruire la structure cristalline en colonne et de produire une feuille de béryllium qui ne laisse pas échapper d'air ni d'hélium.

La méthode d'évaporation sous vide présente les avantages suivants :

1. Les feuilles de béryllium étant fabriquées directement à partir de lingots de béryllium par évaporation sous vide, leur pureté est supérieure à celle des feuilles de béryllium fabriquées par laminage à chaud et par fusion sous vide - méthode de laminage direct.

2. Fabrication de feuilles de béryllium minces avec un processus simple.

3) L'utilisation d'un film de béryllium déposé à la vapeur et préparé avec des grains fins comme matière première confère à la feuille de béryllium préparée une bonne résistance et un bon allongement, ce qui en fait un matériau résistant.

Application de la feuille de béryllium

Fenêtre de transmission pour le rayonnement d'un accélérateur

La feuille de béryllium devrait être utilisée comme source de rayons X pour la lithographie par rayons X et comme matériau de fenêtre pour la transmission des rayons X générés par la lumière SR.

Analyse des rayons X à dispersion d'énergie

Plus le matériau de la fenêtre de transmission des rayons X utilisé dans l'appareil est fin, plus la transmittance des rayons X est élevée et plus la sensibilité d'analyse des éléments lumineux fluorescents à rayons X tels que B, C et N avec de grandes longueurs d'onde est élevée. Par conséquent, la fenêtre de transmission des rayons X utilise une feuille de béryllium d'environ 10 μm.

Tube à rayons X et tube de caméra à rayons X

Les tubes à rayons X et les tubes de caméra à rayons X utilisent des feuilles de béryllium comme matériau pour la fenêtre de transmission.

La plaque vibrante du haut-parleur

La vitesse de propagation du son de l'iridium est plus rapide que celle des autres métaux. Plus la vitesse du son est rapide, plus la fréquence de résonance du haut-parleur est élevée et plus la gamme de sons pouvant être entendus dans la région des aigus est large. C'est pourquoi le béryllium a été utilisé comme plaque vibrante du haut-parleur.

Conclusion

Nous vous remercions d'avoir lu notre article et nous espérons qu'il vous aidera à mieux comprendre la technologie de fabrication et l'application des feuilles de béryllium. Si vous souhaitez en savoir plus sur le béryllium métal, nous vous conseillons de visiter le site de Stanford Advanced Materials (SAM ) pour plus d'informations.

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