CN114682728A - 用铍铜合金制作金属环的方法及金属环 - Google Patents

用铍铜合金制作金属环的方法及金属环 Download PDF

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Abstract

本发明公开了用铍铜合金制作金属环的方法及金属环，该金属环具有细且均匀的晶粒结构，涉及金属产品制造领域。大体上，对包含1.6wt％至2.0wt％的铍的铍铜坯料进行预热、经锻造的热加工、均热、经环轧将环壁厚减小至少50％、固溶退火，以及热处理。

Description

用铍铜合金制作金属环的方法及金属环
相关申请的交叉引用
本申请是申请号为201880074421.5的中国专利申请的分案申请。申请号为201880074421.5的中国专利申请是国际申请PCT/US2018/061524的中国国家阶段申请，其要求于2017年11月17日提交的美国临时专利申请序列号62/587,533的优先权，并且其全部内容通过引用并入在本文中。
技术领域
本公开涉及用于铸造非晶态金属的金属边缘(metal rim)或金属环。特别地，本公开的环由铍铜合金制成。公开了制作该环的方法，并且将特别参考该环对该方法进行描述。
背景技术
铍铜(Beryllium-copper，“BeCu”)合金以其兼具出色的导热性、强度、韧性、冲击功(impact energy)和耐腐蚀性而著称。铍铜合金的其他优点包括相对较高的电导率、超声可检查性(ultrasonic inspectability)和良好的热管理(thermal management)。这些性质的组合使铍铜合金成为广泛应用的理想之选。然而，需要寻求更经济的铍铜合金加工方法。
常规的金属环存在与表面质量寿命、延展性、可成形性、超声可检查性、导电性和缺乏粒度细化有关的问题。本文公开的金属环解决了这些问题，同时简化了产品制造并降低了成本。
发明内容
本公开涉及具有细且均匀的晶粒结构的铍铜金属环以及形成其的方法。将粗铍铜铸件预锻并车削以形成铍铜坯料(billet)。通常，进行热处理和冷却的循环能实现使环长时间保持表面质量这一材料性质，同时使客户能够从每次铸环获得更高的生产率。宽泛地讲，对铍铜坯料进行预热、经锻造(forging)的热加工(hot working)、再次加热、经环轧(ring rolling)再次热加工后进行空冷(air cooling)、固溶退火(solution annealing)后淬火(quenching)，以及最后一次加热后进行空冷。
在本文的多个实施方案中公开了制作金属环的方法，该方法包括提供由铍铜合金制成的坯料。在约800℃至约850℃(包括约820℃)的温度下，将坯料进行预热至少8小时的时间。然后通过在约750℃至约850℃的温度下将坯料锻造成环形预制件来对坯料进行热加工。锻造可包括压锻(press forging)和冲孔(piercing)，以产生环形坯料。
接下来，在约815℃至约835℃(包括约820℃)的温度下，将预制件进行均热(soaking)。该均热可以进行至少2小时或至少8小时的时间。在一些特定的实施方案中，如果预制件已冷却至约600℃或更低的温度，则将预制件均热至少8小时的时间。然后，经由在约750℃至约850℃的温度下对预制件进行环轧而再次热加工该预制件，以形成具有一壁厚的环，合乎期望地，该壁厚在绕环的圆周上是大致均一的。
环轧后，将环进行空冷。然后在约780℃至约800℃的温度下将环进行固溶退火至少1.5小时的时间。固溶退火后，立即在淬火介质(例如水)中将环进行淬火。通常，淬火介质在淬火之前的最高温度为约40℃，而在淬火之后的最高温度为约50℃。然后通过在约385℃至约400℃的温度下热处理约3小时的时间来使环时效硬化。在特定的实施方案中，该约3小时的时间始于约393℃的温度，并且升温至约400℃。然后在剩余的时间内保持400℃的温度。热处理后，将环进行空冷。
在一些实施方案中，可以对环进行机械加工以获得最终的期望形状。
用于制作金属环的铍铜合金的铍含量为约1.6wt％至约2.0wt％，包含约1.8wt％至约2.0wt％和约1.6wt％至约1.85wt％。在一些特定的实施方案中，铍铜合金的铍含量为约1.8wt％至约1.9wt％。铍铜合金的余量通常是铜。在一些实施方案中，铍铜合金还包含约0.2wt％至约0.3wt％的钴；或者还包含约0.2wt％至约0.6wt％的铅；或者还包含一定量的镍、钴和可选的铁，使得(镍+钴)的总和为约0.2wt％或高于0.2wt％，并且(镍+钴+铁)的总和为约0.6wt％或低于0.6wt％。
在一些实施方案中，通过环轧实现的热加工将壁厚减小至少50％。在另一些实施方案中，在整个方法(即所有的方法步骤)中，壁厚总共减小至少70％或更多。
对于大约每25毫米(mm)的环壁厚，可以进行约30分钟的固溶退火。
在本文另外的实施方案中公开了通过上述方法制成的金属环。金属环由铍铜合金制成，该铍铜合金的铍含量为约1.6wt％至约2.0wt％，包含约1.8wt％至约2.0wt％和约1.8wt％至约1.9wt％，余量基本上是铜。铍铜金属环还具有至少760MPa的0.2％残余变形屈服强度(0.2％offset yield strength)；至少27HRC的洛氏C硬度(Rockwell C hardness)；至少6％的百分比伸长率(percent elongation)；至少25％IACS的电导率；和/或小于0.1mm的平均粒度(grain size)。
下面更具体地公开本公开的这些和另一些非限制性特征。
附图说明
以下是附图的简要描述，给出这些附图是为了说明本文公开的示例性实施方案，而不是为了对其进行限制。
图1是用铍铜(“BeCu”)合金制作金属环的第一示例性方法的流程图，该方法包括多种热处理和冷却步骤。
图2是用铍铜合金制作金属环的第二示例性方法的流程图，该方法包括多种热处理和冷却步骤。
图3是轧制操作的图示，该轧制操作使用了示例性的环轧机，用于形成本文公开的铍铜金属环。
图4是通过本文公开的方法形成的示例性铍铜金属环预制件的剖面图。
具体实施方式
通过参考附图，可以获得对本文公开的组件和方法的更完整的理解。这些图仅仅是为了便利和容易地说明本公开的示意性表示，并且因此不旨在指示设备或其组件的相对大小和尺寸，和/或不旨在限定或限制示例性实施方案的范围。
尽管为了清楚起见在以下描述中使用了特定术语，但是这些术语旨在仅指代用于附图中的说明而选择的实施方案的特定结构，而不旨在限定或限制本公开的范围。在附图和下面的描述中，应当理解，相似的数字标号表示相同功能的部件。
除非上下文另有明确规定，否则没有数量词修饰的名词和“所述”修饰的名词包括单数和复数个/种指示物。
如说明书和权利要求书中使用的，术语“包括/包含”可以包括“由……组成”和“基本上由……组成”的实施方案。本文所用的术语“包括”、“包含”、“具有”、“可”、“含有”及其变体是指需要存在指定组分/步骤并允许存在其他组分/步骤的开放式过渡短语、术语或词语。然而，这种描述应被解释为还将组成或方法描述为“由”和“基本上由”所列举的组分/步骤组成，这允许仅存在指定组分/步骤以及可能由此产生的任何杂质，并且排除其他组分/步骤。
本申请的说明书和权利要求书中的数值应当理解为包括当减少到相同数目的有效数字时相同的数值和与所述值相差小于本申请中描述类型的用于确定所述值的常规测量技术的实验误差的数值。
本文公开的所有范围包括所指端点并且可独立组合(例如，“2克至10克”的范围包括端点2克和10克，以及所有中间值)。
术语“约”可用于包括可在不改变该值的基本功能的情况下变化的任何数值。当与范围一起使用时，“约”还公开了由两个端点的绝对值定义的范围，例如“约2至约4”也公开了“2至4”的范围。术语“约”可以指所指示数目的±10％。
本公开涉及在指定温度下发生的用于加工金属合金/制品的步骤。应当注意，本文所指的温度是金属合金所暴露的气氛的温度，即加热装置(例如炉)所设定的温度。金属合金本身不一定达到这些温度。
本公开涉及“均一的(uniform)”壁厚。该术语允许壁厚变化，并且应当理解为包括当减少到相同数目的有效数字时相同的数值和与所述值相差小于常规测量技术的实验误差的数值。
金属边缘或金属环用于与工业机械、风力发电厂、大功率齿轮、海上技术、回转轴承用的环和支撑环、涡轮、发电机、变压器、液压马达、阀门、管道、纺织机械、罐/压力容器、齿轮环、航空航天、散装进料压力机、钢厂有关的方法和装备，包括但不限于用于轴承、离合器、联轴器、驱动器、法兰等。然而，常规的环磨损很快，这提高了每年需要购买的环的数量。
本文公开的铍铜环是通过新型热处理方法生产的，该方法赋予了这样的材料性质：使环的表面在更长的时间内具有更高的稳定性，并允许将更多的金属浇铸在环上，直到不得不再加工表面或购买替换环。特别地，当前公开的金属环是由铍铜(“BeCu”)合金制成的，该铍铜合金提供了适于通过下面进一步详细描述的热处理和淬火/冷却循环进行增强的性质的组合。这些增强的性质包括但不限于屈服强度、硬度、延展性、导电性、细且均匀的晶粒结构以及超声可检查性。细且均匀的晶粒结构和最大电导率是通过过时效和过度的固溶退火后级联过时效的方法步骤而产生的。
参考图1，根据第一实施方案的制作金属环的示例性方法(S100)开始于S101，该方法包括多种热处理和淬火/冷却的循环。在S102中，提供了或接收了铍铜金属合金坯料。在S104中，在约800℃至约850℃(包括约820℃)的温度下将坯料进行预热至少8小时的时间。该预热步骤旨在在坯料的整个厚度上获得尽可能均一的温度，使得后续步骤均匀地影响坯料中的所有金属合金。
在S106中，将坯料热加工成环形预制件。特别地，将坯料锻造成环形预制件。热加工是一种金属成形方法，在该方法中，通常在高于合金的再结晶温度(recrystallizationtemperature)的温度下，使合金的横截面减小以形成所需的形状和尺寸。这通常会降低机械性质中的方向性(directionality)，并产生新的等轴微结构。
锻造是通过加热和加压来压缩工件厚度以扩大工件的横截面或以其他方式改变工件形状的方法。这使合金塑性变形，并且通常在再结晶温度之上进行。这改善了机械性质，提高了延展性，使合金进一步均质化，并细化了粗晶粒。
在锻造期间，热加工必须大体上保持在受控的温度范围内，以避免锻造缺陷。例如，过高的温度可能导致初熔，而过低的温度可能导致表面破裂。无论如何，锻造温度应足够高以允许再结晶而不会促进过度的微结构晶粒生长。因此，在约750℃至约850℃的温度下进行S106的热加工。优选地，在热加工期间保持约770℃至约834℃的温度。
该第一热加工步骤可以通过多个锻造步骤来执行，包括但不限于压锻和冲孔。压锻是指在铍铜坯料上缓慢且持续地施加压力。特别地，压锻通常包括铍铜坯料的镦粗(upsetting)，其中将压力作用在坯料的纵轴上，使坯料成形为饼状。镦粗还引起坯料内的定向晶粒流。在冲孔过程中，在已于压锻期间压平的铍铜坯料中间切出孔。作为冲孔的结果，铍铜坯料转变成环形预制件，其中该环形通常是圆环形(toroidal)或“甜甜圈状(doughnut-like)”。可选地，可以进行冲压(punching)以代替冲孔或将冲压与冲孔相结合，在此情况下，冲头将铍铜坯料的中间部分的块料去除。
在S108中，在约815℃至约835℃(包括约820℃)的温度下将预制件进行均热。同样，这旨在在坯料的整个厚度上获得尽可能均一的温度,以用于后续处理。该均热通常持续至少2小时，并且在一些实施方案中可以持续至少8小时。在特定的实施方案中，该均热持续约2小时至约8小时的时间。
在S110中，在约750℃至约850℃的温度下对预制件进行环轧以形成具有均一壁厚的环，然后进行空冷。在整个环轧步骤过程中应当保持温度。优选地在约770℃至约834℃的温度下进行环轧。该环轧将壁厚减少至少50％。换句话说，在环形预制件上进行的热加工锻造通常将铸件的面积减少至少50％。
环轧后，对环进行空冷。对此，将铍铜环从炉中移出并暴露于环境温度。如有需要，空冷可以主动进行，即将环境空气吹向环。
在S112中，在约780℃至约800℃的温度下将环进行固溶退火至少1.5小时的时间。通常，对于大约每25mm的环的壁厚，S112中的固溶退火应当进行约30分钟的时间。
在固溶退火之后，在S114中，立即在淬火介质中对环进行淬火。淬火介质在淬火之前应当具有约40℃的最高温度，并且在淬火之后应当具有约50℃的最高温度。这种淬火方式会迅速改变铍铜环的温度，并且通常由此获得单相。
在S116中，通过在约385℃至约400℃的温度下热处理约3小时的时间使环时效硬化，然后进行空冷。可选地，可以在S118中对环进行机械加工。通过这些步骤，形成了具有细均匀粒度的铍铜金属环。
参考图2，根据第二实施方案的制作金属环的另一示例性方法(S200)开始于S201。在S202中提供铍铜金属合金坯料。在S204中，在约800℃至约850℃(包括约820℃)的温度下将坯料进行预热至少8小时的时间。在S206中，将坯料热加工成环形预制件。同样，如上所述，热加工必须大体保持在受控的温度范围内，以避免锻造缺陷。因此，在约750℃至约850℃的温度下将坯料锻造成环形预制件。优选地，在热加工过程中保持约770℃至约834℃的温度。
在S208中，如果预制件已冷却至约600℃或更低的温度，则在约815℃至约835℃(包括约820℃)的温度下将该预制件进行均热约8小时(包括至少8小时)的时间。在S210中，在约750℃至约850℃的温度下对预制件进行环轧以形成具有均一壁厚的环，然后进行空冷。同样，优选地在约770℃至约834℃的温度下进行环轧。在S212中，在约780℃至约800℃的温度下将环进行固溶退火至少1.5小时的时间。通常，对于大约每25mm的环的壁厚，S212中的固溶退火进行约30分钟的时间。
在固溶退火之后，在S214中，立即在淬火介质中对环进行淬火。淬火介质通常是水。淬火介质在淬火之前应当具有约40℃的最高温度，并且在淬火之后应当具有约50℃的最高温度。
在S216中，通过在约385℃至约400℃的温度下热处理约3小时的时间使环时效硬化，然后进行空冷。可选地，可以在S218中对环进行机械加工，形成具有细均匀粒度的铍铜非晶态金属环。
在图1和图2所示的特定实施方案中，在热处理步骤(S116、S216)期间，该约3小时的时间始于约393℃的温度。将温度升至约400℃，并在剩余的时间内将温度保持在该温度。
更概括地，图1和图2所示的方法涉及制作具有细均匀粒度的铍铜环。将粗铍铜铸件预锻并车削成用于制作环的坯料。提供了铍铜金属合金坯料(S102、S202)。将坯料预热至约800℃至约850℃(包括约820℃)的第一温度，并预热至少8小时的第一时间(S104、S204)。对坯料进行第一热加工锻造以形成环形预制件(S106、S206)。然后在约815℃至约835℃的第二温度下将环形预制件进行均热至少2小时的第二时间(S108、S208)。通过环轧进行第二热加工锻造，然后进行空冷，以形成具有均一壁厚的环(S110、S210)。然后，将环暴露于约780℃至约800℃的第三温度下持续第三时间(S112、S212)。在第三温度和第三时间之后，立即通过淬火冷却环(S114、S214)。然后将环加热至低于第一、第二和第三温度的第四温度并持续第四时间，然后空冷至最终环境温度以产生具有细均匀粒度的环(S116、S216)。如有需要，则可以在S118、S218中对环进行机械加工。机械加工可包括但不限于锯切(sawing)、钻孔(drilling)、攻丝(tapping)、镗孔(boring)、铣削(milling)、车削(turnin)、磨削(grinding)、抛光(burnishing)、扩孔(reaming)、电火花加工(electrical dischargemachining，“EDM”)等，以便获得铍铜金属环的期望的最终形状。铍铜金属环的最终形状可以基于使用该环的应用。
图1和图2所示的方法通常引起壁厚总共减少至少70％。一般来说，铍铜环形预制件的减少率应足够大以使变形渗透到整个加工区域。部分渗透(特别是在环轧的最后阶段中)将无法在铍铜环中产生期望的均匀动态再结晶。在方法步骤(S116、S216)中进行时效硬化之后，变形不足可导致微观结构和机械性质的不均一。
可以根据以下公式，通过测量在热环轧前后、或在预热之前和在热处理或可选的精加工之后环壁横截面积的变化来确定减少程度：
％HW＝100*[A0-Af]/A0
其中A0是热加工之前的初始或原始横截面积，而Af是热加工之后的最终横截面积。应当注意，横截面积的变化通常仅是由于合金厚度的变化引起的，因此％HW也可以使用初始和最终厚度来计算。
在本文所述的热处理方法中使用的炉优选满足AMS2750的要求或用于高温测定的等效NORSOK的要求。方法步骤(S112、S212)中的固溶退火优选在5类(Class 5)炉中进行，更优选在2类炉中进行。(S116、S216)的时效硬化或热处理步骤优选在2类炉中进行。在AMS2750或等效的NORSOK中描述有炉级别的定义。
在图1和图2所示的两种实施方案中，第二热加工锻造(S110、S210)通常是在轧机上环轧来进行的。图3示出了包括环轧机302的示例性环轧操作300。在环轧过程中，将铍铜环形预制件304放置在惰辊(idler roll)306之上。惰辊306通常设置在环形预制件304的中空部分308内，并作用于内表面310或其直径。驱动辊312通常抵靠环形预制件的外表面314或直径设置。上轴向辊316抵靠预制件的顶表面320设置。下轴向辊318抵靠预制件的底表面322设置。
通过惰辊306、驱动辊312、上轴向辊316和下轴向辊318持续地向预制件304施加压力。持续地施加压力直至达到环所需的内径、外径、高度和/或壁厚。通常，进行环轧的目的是将环的横截面充分加工得尽可能均一以使再结晶后的粒度差异最小。小于约0.1mm的平均粒度是合乎期望的。
图4是预制件304的剖面图，其也可以代表成品环的。预制件具有内径Di和外径Do。环的壁厚T是这两个直径之间的差值。环还具有高度H。直径是从中心轴305开始测量的。
在一些实施方案中，铍铜环可具有约250mm至约8,000mm，包括约350mm至约2,000mm的外径Do。铍铜环的内径Di可以为至少约150mm至约350mm。铍铜环通常具有小于约700mm至约800mm的壁厚T。铍铜环的高度H通常为约20mm至约900mm，包括约200mm至约300mm。
内表面310通常是光滑的。外表面314、上表面320和下表面322被示出为是平坦的，然而可以根据需要对其进行成形以用于要使用该环的应用/装置。
作为上述示例性方法步骤的结果，形成了由铍铜制成的、具有多种有利性质的金属环。这些有利性质包括但不限于强度、硬度、延展性、导电性和细化粒度。特别地，该有利性质包括下述的任何组合：至少760MPa的0.2％残余变形屈服强度；约27HRC至约33HRC的洛氏C硬度；至少6％的百分比伸长率；至少25％国际退火铜标准(International AnnealedCopper Standard，“IACS”，其中100％IACS等于5.8×107西门子/米或1.72微欧厘米)的电导率；以及小于0.1mm的平均粒度。平均粒度是在取自轧制环的切片的轴向方向上和在最接近成品零件的切片的内表面上测量的。根据ASM E8测量0.2％残余变形屈服强度。根据ASTME18测量洛氏C硬度。根据ASTM E3测量％伸长率。根据ASTM E1004测量电导率。
用于形成金属环的铍铜合金包含约1.6wt％至约2.0wt％的铍，包含约1.8wt％至约2.0wt％和约1.8wt％至约1.9wt％的铍。
铍铜合金还可包含少量的钴(Co)、镍(Ni)、铁(Fe)和/或铅(Pb)。在一些实施方案中，铍铜合金还可包含约0.2wt％至约0.3wt％的钴。在另一些实施方案中，铍铜合金中可包含约0.2wt％至约0.6wt％的铅。
在另一些实施方案中，铍铜合金中钴和镍的总和为至少0.2wt％。在另一些实施方案中，铍铜合金中钴、镍和铁的总和至多为0.6wt％。应当注意，并不需要存在全部三种元素。这种合金可以含有镍或钴中的至少一种，但是可能仅包含镍或钴。铁并不是必须存在的，但是在一些特定的实施方案中，铁以约0.1wt％或更多(达到所述极限)的量存在。
在一些特定的实施方案中，铍铜合金包含约1.8wt％至约2.0wt％的铍；总和为至少0.2wt％的钴和镍；总和为至多0.6wt％的钴、镍和铁；以及余量的铜。该合金可作为合金25(Alloy 25)从Materion Corporation商购获得。合金25的弹性模量为约131GPa；密度为约8.36g/cc；在25℃下的热导率为约105W/(m·K)；热处理之前的0.2％残余变形屈服强度为约130MPa至约280MPa；热处理之前的最小极限抗拉强度为约410MPa；以及热处理之前的最小伸长率为35％。
在一些特定的实施方案中，铍铜合金包含约1.6wt％至约1.85wt％的铍；总和为至少0.2wt％的钴和镍；总和为至多0.6wt％的钴、镍和铁；以及余量的铜。该合金可作为合金165(Alloy 165)从Materion Corporation商购获得。合金165的弹性模量为约131GPa；密度为约8.41g/cc；在25℃下的热导率为约105W/(m·K)；热处理之前的0.2％残余变形屈服强度为约130MPa至约280MPa；热处理之前的最小极限抗拉强度为约410MPa；以及热处理之前的最小伸长率为35％。
在另一些实施方案中，铍铜合金包含约1.6wt％至约2.0wt％的铍；约0.2wt％至约0.3wt％的钴；以及余量的铜。该合金可作为MoldMax
Figure BDA0003567378020000081
或MoldMax
Figure BDA0003567378020000082
从MaterionCorporation商购获得。
MoldMax
Figure BDA0003567378020000083
的弹性模量为约131GPa；密度为约8.36g/cc；并且在25℃下的热导率为约130W/(m·K)；0.2％残余变形屈服强度为约1000MPa；典型极限抗拉强度为约1170MPa；并且典型伸长率为5％。
MoldMax
Figure BDA0003567378020000084
的弹性模量为约131GPa；密度为约8.36g/cc；并且在25℃下的热导率为约155W/(m·K)；0.2％残余变形屈服强度为约760MPa；典型极限抗拉强度为约965MPa；并且典型伸长率为15％。
在另一些特定的实施方案中，铍铜合金包含约1.8wt％至约2.0wt％的铍；总和为至少0.2wt％的钴和镍；总和为至多0.6wt％的钴、镍和铁；约0.2wt％至约0.6wt％的铅；以及余量的铜。该合金可作为合金M25(Alloy M25)从Materion Corporation商购获得。合金M25的弹性模量为约131GPa；密度为约8.36g/cc；在25℃下的热导率为约105W/(m·K)；热处理之前的0.2％残余变形屈服强度为约130MPa至约250MPa；热处理之前的最小极限抗拉强度为约410MPa；并且热处理之前的最小伸长率为20％。
在一些特定的实施方案中，铍铜合金包含约1.8wt％至约2.0wt％的铍；总和为至少0.2wt％的钴和镍；总和为至多0.6wt％的钴、镍和铁；以及余量的铜。该合金可作为合金190(Alloy 190)从Materion Corporation商购获得。合金190的弹性模量为约131GPa；密度为约8.36g/cc；并且在25℃下的热导率为约105W/(m·K)。
在一些特定的实施方案中，铍铜合金包含约1.8wt％至约2.0wt％的铍；总和为至少0.2wt％的钴和镍；总和为至多0.6wt％的钴、镍和铁；以及余量的铜。该合金可作为合金290从Materion Corporation商购获得。合金290的弹性模量为约131GPa；密度为约8.36g/cc；并且在25℃下的热导率为约105W/(m·K)。
如上所述，将铍铜合金用于本公开的环的一个好处是能够进行超声检查。超声检查是一种有效且多用途的无损检测技术，可用于缺陷检测/评估、尺寸测量、材料表征等。超声测试通常根据AMS 2154I型和A级(Class A)或等效的EN 10228-4，3级进行。根据铍铜环的大小，可能需要在超声检查之前对环进行预加工以提供更好的表面光洁度以进行超声检查，并允许在精加工之前任意移动环。
已经参考示例性实施方案描述了本公开。他人在阅读和理解前文详细说明的基础上可想到修改和改变。本公开旨在解释为包括所有这样的修改和改变，只要这样的修改和改变落入所附权利要求或其等同物的范围内即可。
本申请在一些实施方案中提供以下项目中的技术方案：
1.一种用铍铜合金制作金属环的方法，所述方法包括：
在约800℃至约850℃的温度下对铍铜合金坯料进行预热；
在约750℃至约850℃的温度下将所述坯料锻造成环形预制件；
在约815℃至约835℃的温度下对所述预制件进行均热；
在约750℃至约850℃的温度下对所述预制件进行环轧以形成具有一壁厚的环；
在约780℃至约800℃的温度下对所述环进行固溶退火，随后立即对所述环进行淬火；以及
在约385℃至约400℃的温度下对所述环进行热处理。
2.根据项目1所述的方法，其中，所述预热持续至少8小时的时间。
3.根据项目1所述的方法，其中，所述均热持续最少2小时的时间。
4.根据项目3所述的方法，其中，如果所述预制件已冷却至约600℃或更低的温度，则所述均热进行至少8小时的时间。
5.根据项目1所述的方法，其中，所述固溶退火持续至少1.5小时的时间。
6.根据项目1所述的方法，其中，所述热处理持续约3小时的时间。
7.根据项目6所述的方法，进一步包括：在约393℃的温度下起始所述约3小时的时间，升温至约400℃，以及在约400℃的温度下对所述环进行热处理持续剩余的时间。
8.根据项目1所述的方法，其中，所述预热和均热均在约820℃的温度下进行。
9.根据项目1所述的方法，其中，所述环轧将壁厚减小至少50％。
10.根据项目1所述的方法，其中，对于大约每25mm的环壁厚，进行约30分钟的所述固溶退火。
11.根据项目1所述的方法，还包括在所述环轧和所述热处理之后对所述环进行空冷。
12.一种金属环，包含：
铍铜合金，其包含约1.6wt％至约2.0wt％的铍，其中，所述铍铜合金具有：
至少760MPa的0.2％残余变形屈服强度；
至少27HRC的洛氏C硬度；和
至少6％的百分比伸长率。
13.根据项目12所述的环，其中，所述铍铜合金包含约1.8wt％至约2.0wt％的铍，或者包含约1.8wt％至约1.9wt％的铍。
14.根据项目12所述的环，其中，所述铍铜合金还包含约0.2wt％至约0.3wt％的钴。
15.根据项目12所述的环，其中，所述铍铜合金还包含约0.2wt％至约0.6wt％的铅。
16.根据项目12所述的环，其中，所述铍铜合金还包含一定量的镍、钴和可选的铁，使得(镍+钴)的总和为约0.2wt％或高于0.2wt％，并且(镍+钴+铁)的总和为约0.6wt％或低于0.6wt％。
17.根据项目12所述的环，其中，所述铍铜合金具有至少25％IACS的电导率。
18.根据项目12所述的环，其中，所述铍铜合金具有0.1mm或更小的平均粒度，或者其中，所述铍铜合金具有27HRC至约33HRC的洛氏C硬度。
19.一种制作金属环的方法，包括：
提供由包含约1.6wt％至约2.0wt％的铍的铍铜合金制成的坯料；
在约800℃至约850℃的温度下对所述坯料进行预热至少8小时的时间；
在约750℃至约850℃的温度下将所述坯料形成为环形预制件；
在约815℃至约835℃的温度下对所述预制件进行均热约2小时至约8小时的时间；
在约750℃至约850℃的温度下对所述预制件进行环轧，直至所述预制件具有大致均一的壁厚，随后进行空冷；
在约780℃至约800℃的温度下对所述预制件进行固溶退火至少1.5小时的时间，随后立即在淬火介质中进行淬火；
在约385℃至约400℃的温度下对所述预制件进行热处理约3小时的时间，随后进行空冷；以及，
对所述预制件进行机械加工以形成具有期望形状的所述金属环。
20.一种非晶态金属铸造设备，包括金属环，其中，所述金属环由包含约1.6wt％至约2.0wt％的铍的铍铜合金制成，其中，所述铍铜合金具有：
至少760MPa的0.2％残余变形屈服强度；
至少27HRC的洛氏C硬度；和
至少6％的百分比伸长率。

Claims (10)

1.一种用铍铜合金制作金属环的方法，所述方法包括：
在800℃至850℃的温度下对铍铜合金坯料进行预热，其中所述铍铜合金包含1.6wt％至2.0wt％的铍；
在750℃至850℃的温度下将所述坯料锻造成环形预制件；
在815℃至835℃的温度下对所述预制件进行均热；
在750℃至850℃的温度下对所述预制件进行环轧以形成具有一壁厚的环，其中所述环轧将所述壁厚减小至少50％；
在780℃至800℃的温度下对所述环进行固溶退火；以及
在385℃至400℃的温度下对所述环进行热处理。
2.一种制作金属环的方法，包括：
提供由铍铜合金制成的坯料，其中所述铍铜合金包含1.6wt％至2.0wt％的铍；
在800℃至850℃的温度下对所述坯料进行预热至少8小时的时间；
在750℃至850℃的温度下将所述坯料形成为环形预制件；
在815℃至835℃的温度下对所述预制件进行均热2小时至8小时的时间；
在750℃至850℃的温度下对所述预制件进行环轧，直至所述预制件具有大致均一的壁厚，随后进行空冷；
在780℃至800℃的温度下对所述预制件进行固溶退火至少1.5小时的时间；
在385℃至400℃的温度下对所述预制件进行热处理3小时的时间，随后进行空冷；以及，对所述预制件进行机械加工以形成具有期望形状的所述金属环。
3.一种金属环，包含：
铍铜合金，其包含1.6wt％至2.0wt％的铍，其中，所述铍铜合金具有0.1mm或更小的平均粒度。
4.根据权利要求1或2所述的方法或权利要求3所述的环，其中，所述铍铜合金包含1.6wt％至2.0wt％的铍，0.2wt％至0.3wt％的钴，以及余量的铜。
5.根据权利要求1或2所述的方法或权利要求3所述的环，其中，所述铍铜合金包含1.8wt％至2.0wt％的铍；一定量的镍、钴和可选的铁，使得(镍+钴)的总和为0.2wt％或高于0.2wt％，并且(镍+钴+铁)的总和为0.6wt％或低于0.6wt％；以及余量的铜。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述热处理持续3小时的时间，并且在393℃的温度下起始所述3小时的时间，升温至400℃，以及在400℃的温度下对所述环进行热处理持续剩余的时间。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述环轧将所述壁厚减小至少70％。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其中，对于每25mm的环壁厚，进行30分钟的所述固溶退火。
9.根据权利要求3所述的金属环，包含：
铍铜合金，其包含1.6wt％至2.0wt％的铍，0.2wt％至0.3wt％的钴，以及余量的铜，其中，所述铍铜合金具有：
至少760MPa的0.2％残余变形屈服强度；
至少965Mpa的极限抗拉强度；
至少27HRC的洛氏C硬度；以及
至少5％的百分比伸长率。
10.根据权利要求3所述的金属环，包含：
铍铜合金，其包含1.8wt％至2.0wt％的铍；一定量的镍、钴和可选的铁，使得(镍+钴)的总和为0.2wt％或高于0.2wt％，并且(镍+钴+铁)的总和为0.6wt％或低于0.6wt％；以及余量的铜，其中，所述铍铜合金具有：
至少131GPa的弹性模量；
8.36g/cc的密度；以及
在25℃下至少105W/(m·K)的热导率。
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