Структура и свойства перспективного литейного сплава системы Ве - Si для терморазмеростабильных деталей

摘要

Рассмотрены требования к материалам для оптико-электронных приборов космического базирования. Показана перспективность использования сплавов системы бериллий - кремний для разработки терморазмеростабильного литейного сплава - сплав, близкий по составу к эвтектической точке, обеспечит термосогласованность деталей и узлов оптико-электронных приборов.Получены экспериментальные отливки двойных сплавов, выполненные литьем по выплавляемым моделям, с содержанием бериллия от 34 до 44 % (мас). Исследована микроструктура методами оптической и электронной микроскопии, определены твердость при комнатной температуре и коэффициент термического расширения в интервале температур от 20 до 500 °С.В микроструктуре сплава эвтектического состава обнаружены первичные дендриты бериллия. Эвтектическая фаза имеет как столбчатый, так и пластинчатый вид. Первичные дендриты окружены чистым кремнием, который образуется в результате формирования вырожденной эвтектики. В структуре сплавов обнаружены поры, распределение которых имеет рассеянный характер, а сами поры преимущественно сферической формы, что говорит о газоусадочном характере происхождения пористости. Наличие в структуре заэвтектического сплава первичных кристаллов кремния приводит к охрупчиванию.Измеренная твердость сплавов равна от 450 до 550 НУ, что характеризует сплавы как трудно-обрабатываемые.Коэффициент термического расширения опытных сплавов снижен до 50% в интервале температур 20-500 °С по сравнению с техническим спеченным бериллием, при этом отмечена слабаязависимость коэффициента термического расширения (КТР) от температуры: значение КТР сплавов увеличивается всего на 12 % в диапазоне температур 100-500℃, в то время как КТР бериллия изменяется на 48 %. Пониженный КТР сплава обеспечивает термосогласованность с оптическими стеклами, применяемыми в конструкциях оптико-электронных приборов.