BE687946A

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Info

Publication number: BE687946A
Authority: BE
Priority date: 1965-10-14
Filing date: 1966-10-07
Publication date: 1967-03-16

Description


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   BREVET D'INVENTION PROCEDE DE PREPARATION DE PRODUITS ET DEMI-PRODUITS EN BERYLLIUM        Inventeur  :Jean-Marie LOGEROT 
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 ----------------m COMMISSARIAT A L'ENERGIE ATOMIQUE et 
Société PECHINEY- Compagnie de Produits 
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 Chimiques et Electroiaétallurgiques 
La présente invention a pour objet un procédé nouveau de préparation de produits et demi-produits en béryllium revêtu. 



   De nouvelles applications du béryllium sont apparues récemment. Elles concernent des structures ou équipements divers destinés aux engins aéronautiques et spatiaux et des   applica-   tions cryogéniques. 



   Dans ces applications, la température est, en général, limitée à moins de 5000 C, mais de nouvelles qualités, liées à la surface du demi-produit utilisé, sont recherchées.   armi   ces qualités, les suivantes sont particulièrement   intéressantes, sans que cette liste soit limitative :   - ductibilité bidimensionnelle de demi-produits minces, 

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 - résistance au choc de particules étrangères, - résistance à la corrosion dans certaines atmosphères,     résistance à l'abrasion,     -   résistance au frottement de pièces tournantes, - liaisons mécaniques par diffusion de matériaux étrangers, dans des opérations telles que le brasage, le collage,   etc....   



  - bonne conductibilité électrique. 



   Or le béryllium ne présente pas toutes les   garanties souhaitables du fait de sa sensibilité à l'effet   d'entaille   (ductibilité,   propagation des criques), à la corrosion inter-cristalline, à la diffusion aisée de cer- tains éléments métalliques ou gazeux, et également du fait de la toxicité des poussières fines qui peuvent en être extraites. 



   Les produits en béryllium sont généralement fabriqués en partant de béryllium fritté et il est alors connu d'améliorer la résistance à la corrosion de ces pro- duits au moyen d'un revêtement métallique. Toutefois il n'a pas été possible de mettre au point un procédé satisfaisant pour préparer des produits en béryllium revêtus de qualité améliorée, à partir de béryllium fritté. En outre, il n'avait jamais été envisagé de revêtir d'une couche métal- lique du béryllium venu de coulée, les propriétés de ce dernier étant très différentes de celles du béryllium fritté. 



   L'objet de l'invention est constitué par un pro- cédé de préparation de produite et demi-produits en béryl- lium plus simple que les procédés antérieurs permettant d'utiliser du béryllium venu de coulée en remédiant à ses défauts tels que sa sensibilité à l'effet d'entaille, à la 

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 corrosion inter-cristallino, à la diffusion aisée do certaine éléments métalliques ou gazeux ot la toxicité de ses poussières fines. 



   Le procédé selon l'invention do préparation de produits et demi-produits en béryllium rovêtu se   carac-     téripe   essentiellement en ce qu'il comporte la combinai- son des étapes successives de préparation d'une ébauche de béryllium à partir d'un lingotcoulé, do revêtement de l'ébauche par au moins une couche d'au   moina   un métal ou alliage plastique tel que l'aluminium et son alliages, le magnésium, le zinc, l'antimoine, do transformation mé- canique de l'ébauche revêtue, notamment par laminage, filage, étirage, martelage, à une température inférieure à   620 C   et, de préférence, comprise entre 300 ot 400 C, avec un taux d'écrouissage au moins égal A 50% et, do préférence, compris entre 50 et 100 /. 



   Les   composites   obtenue par la mine on oeuvre do co prosédé constituent également un objet de   l'invention.   



   Le procédé ainsi défini est expliqué à   l'aide   d'un exemple qui no saurait limiter la portée de l'invon- tion. 



   Le béryllium peut être revêtu d'une ou   plusieurs   couches d'un ou plusieurs métaux plastiques par trans- formation mécanique dans un intervalle de   températures   compatible avec la ductibilité du béryllium ot où la 
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 diffusion intermétallique peut Otre contr0160. 



  Il est possible do plaquer le béryllium avec 
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 l'aluminium et ses nlliageo, le magnésium, la zinc, t'an- timoine ou encore do réaliser des   sandwiches   multi-couches avec ce* métaux. 



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   Le métal le plus intéressant est l'aluminium, car il ne forme pas de composés fragiles avec le béryllium. 



   Le développement du béryllium pur ou allié transformé à l'état coulé plutôt que fritté, et possédant une bonne   ductibilité   dans un large domaine de températures, conduit à utiliser, de préférence, dos températures de placage de   300   à 400 C. 



   En fait, le domaine des températures possibles est plus large : la limite inférieure est celle qui cor- respond à une ductibilité du béryllium permettant la trans- formation envisagée ; elle est liée à la pureté et à la structure du matériau travaillé, et une déformation à température ambiante n'est pas exclue. La limite supérieure est la température de fusion ou de transformation irréver- sible du métal de placage ou encore la température de l'eu- tectique formé entre le métal de base et le métal de pla- case, c'est-à-dire, pratiquement 600 à 620 C pour l'alu- minium pur, 550 C pour la plupart des alliages d'aluminium,   380  à 400 C pour le zinc, et 580 à 600 C pour l'antimoine. 



   On décrit la technique utilisée dans le cas de l'aluminium courant du commerce à   99,5% :    cette   technique est valable pour les autres métaux moyennant quelques adaptations évidentes pour l'homme de l'art. 



   L'ébauche de béryllium est, dans l'exemple consi- déré, une tôle obtenue à partir d'un lingot coulé par un procédé de transformation   à   chaud sous gaine, tel que le filage ou la forgeage, suivi d'une transformation à plus basse température, sans protection de la surface, de ma-   nière   à induire un taux d'écrouissage de 50 à 100%. 



   La première transformation est destinée à briser 

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 la structure grossière du lingot, et la seconde, à améliorer l'état de surface de l'ébaucha et à produire un affinage supplémentaire, 
La tôle de béryllium peut éventuellement, à co stade, subir toutes opérations mécaniques ou thermiques appropriées, telles que le planage ou le sablage. Dans tous les cas, cependant, la surface laminée est de qualité suffisante   Bans   qu'il soit nécessaire de procéder à un surfaçage profond. 



   L'ébauche, découpée aux dimensions convenables, est ensuite décapée au bain nitrique-fluorhydrique destiné à éliminer la couche d'oxyde et les impuretés superficielles, puis introduite aussitôt dans une chemise simplement cons- tituée d'une tôle d'aluminium pliée qui avait été préala- blement soigneusement   dégràissée   et brossée, 
L'ensemble ainsi préparé est préchauffé dans un four électrique à sole chauffante à 400 - 600 C et, de préférence à 600 C. La température de préchauffage est, en fait, au moins égale à la température de transformation, la différence entre les deux températures ne dépendant que de la température des outillages et des temps de manuten- tion.

   Au bout de 15 minutes le sandwich de béryllium et d'aluminium est retiré du four et rapidement introduit entre   les   cylindres préchauffés d'un laminoir. La   vitesse   de laminage est de   10  à 20   mètres   par minute, ehaquo passe se fait avec un taux de laminage do 10 à 15%, avant ré-   chauffage de 5 minutes à 600 C.   



   Un bon placage exige un taux total de laminage d'au moins 50%, mais l'on peut   pousser 'jusqu'.   100%,   Des   écrouissages plus importants peuvent étre donnés ai 

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 l'ébauche do béryllium a subi un recuit préalable !  ils   ne sont cependant pas nécessaires à la réalisation d'un bon placage. 



   Après l'opération de laminage, les tolet sont refroidies lentement dans un isolant minéral, puis   décou.   pées et usinées sans autre précaution qu'une aspiration soue forte dépression des copeaux, L'écaillage des arêtes vives est considérablement réduit par la présence d'une ou plusieurs couches de placage. 



   Il est possible d'effectuer des traitements ther- miques en vue de relâcher les contraintes induites et d'améliorer la plasticité du métal de   base.,   On peut, par exemple, chauffer à 550 C durant 500 heures, ou à   575 C   du- rant 200 heures, ou encore à 600 C durant 100 heures. Ces traitements ont pour effet d'augmenter l'épaisseur de la couche de diffusion béryllium-aluminium dans des propor- tions importantes : ils doivent donc être soigneueement contrôlés. 



   Les applications résultent des caractéristiques des produits obtenus : caractéristiques mécaniques, ca- ractéristiques physiques et chimiques liées à la surface des pièces plaquées, ainsi que des possibilités d'as-   semblage   de ces produits. 



  On   cite   - Possibilité de mite en forme de produits minces, par pliage ou   emboutissage :  la capacité de mise en ferme à basée température, c'est-à-dire entre 200 et 500 C, est accrue dans un rapport de l'ordre de 1 à 3 avoc une couche plaquée d'une épaisseur égale à 20 à 50% de celle du béryllium. 

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  . Réaà8tRnce au choc et à l'abraxion do prt1culo8 : 1s Sensibilité aux dêtauts do surtuee du béryllium ont supprimée. Une couche relativement épaisso do   plaças   est souhaitable, mais il est avantageux d'utiliser un 
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 çomposite multi-couchess Los aubes de compresseur cons- tituent un exemple d'applications. 
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 - Résistance à la corrosion aqueuse et atmosphérique 1 les qualités de certains alliages d'aluminium   pouvant   être conférées au composite pour des applications   ntructu-   rales relatives, par exemple, aux engins et   avion@,   ou nucléaires, relatives, par exemple, aux réflocteurs. 



   Possibilité de déposer en continu, sur tôle ou feuillard en composite, une couche mince d'un métal do brasure, tel qu'un alliage d'aluminium et de silicium ou du zinc, en vue de faciliter la jonction do bandes minces pour conducteurs électriques à basse   température !   la pré- sence d'une couche continue sous-jacente d'un métal bon conducteur, tel que l'aluminium à 99%, est souhaita- ble dans le but d'éviter une rupture partielle ou totale du conducteur.

Claims

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RBVBr''3ÏCATÏONS @ 1,- Procédé de préparation de produite et demi- produits en béryllium revêtu, caractérisé en ce qu'il comporte la combinaison des étapes successives de pré- paration d'une ébauche de béryllium à partir d'un lingot coulé, de revêtement de l'ébauche par au moins une couche d'au moins un métal ou alliage plastique tel que l'alu- minium et ses alliages, le magnésium, le zinc, l'anti- moine, de transformation mécanique de l'ébauche revêtue, notamment par laminage, filage, étirage, martelage, à une température inférieure à 620 C et, de préférence, comprise entre 300 et 400 C, avec un taux d'écrouissage au moins égal à 50% et, de préférence, compris entre 50 et 100%, ledit procédé permettant notamment de diminuer la sensibilité du béryllium à l'effet d'entaille,

à la corrosion intercristalline, à la diffusion aisée de certains éléments métalliquos ou gazeux.

2.- Procédé selon la revendication 1, caractéri- sé on ce quo l'étape de préparation de l'ébauche de béryl- lium à partir du lingot coulé comporte une transformation à chaud sous gaine, suivie d'un écrouissase à basse tem- pérature avec un taux compris entre 50 et 100%, sans pro- tection do la surface.

3.- Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé on ce que l'ébauche est préparée par toute opération mécanique ou thermique appropriée et décapée au bain nitriquo-fluorhydriquo, puis introduite dans une chemise on un métal ou alliage plastique préalablement dégraissée, réchauffée à une température comprise entre 400 ot 600 C, <Desc/Clms Page number 9> 4 - Produit composite obtenu par la mise en oeuvre du procédé selon l'une au moine dee revendications 1 à 3, comprenant une àme en béryllium revêtue d'au moins une couche d'au moins un métal ou alliage plastique, 5.- Produit selon la revendication 3, comprenant une àme composée d'au moins deux couches de béryllium séparées par au moins une couche d'au moins un métal plas- tique et revêtue, sur tout son pourtour,

par au moins une couche d'au moins un métal plastique.

6. - Application des produits composites selon l'une au moins des revendications 3 et 4 à la mise en forme de produits minces par pliage ou emboutissage à basse température.

7.- Application des produits composites selon EMI9.1 J'une '- ins des revendications 3 et 4 à la fabrication de pièces, tej-t. - que des aubes do compresseur, devant résister au choc et y'-."asion.

8.- Application des 'p. composites selon l'une ?u moins des revendications 3 et -:-'---"..enb1":lcation de pièces, par exemple pour engins, avions, ou",-, "'''''1,1''es, devant résister à la corrosion aqueuse et atmosphérique.

9.- Application des produite composites selon l'une au moins des revendications 3 et 4 à la fabrication de conducteurs électriques comprenant une àme en béryllium revêtue d'un métal de brasure. <Desc/Clms Page number 10>

10.- Application des produits composites selon l'une au moins des revendications 3 et 4 à la fabrication de conducteurs électriques comprenant une âme de béryllium revêtue d'un métal bon conducteur, tel que l'aluminium à 99% lui-même revêtu d'un métal de brasure.