一种中等密度等静压铍材的回收方法与流程

本发明属金属铍材回收技术领域，涉及一种中等密度等静压铍材的回收方法。

背景技术：

金属铍是一种性能较为特殊的材料，它的某些性能特别是核性能和物理性能是其它任何金属材料所不能替代的。铍的应用范围主要集中在核工业、武器系统、航空航天工业、x射线仪表、电子信息系统、汽车行业、家用电器等领域。

我国铍产业经过50多年发展，成为了继美国和前苏联之后的拥有完整铍工业体系的国家。近年来，随着我国航空航天、核工业、武器装备等领域的快速发展，对铍材的需求量越来越大，这也意味着不合格铍材会大幅增加。对于铍材的稀缺昂贵，不合格铍材的回收利用是迫在眉睫，势在必行的。

等静压铍材密度不合格的情况分为低密度等静压铍材和中等密度等静压铍材。低密度等静压铍材是指经过热等静压压制后，铍材密度低于1.844g/cm³。这种低密度等静压铍材目前被视为铍粉坯，与之再次除气压制，便能很好的回收；中等密度铍材是指各种纯铍产品在经过冷热等静压成型金属化后，铍材密度介于1.845～1.849g/cm³之间，未达到1.850g/cm³合格密度的铍材，目前，中等密度铍材没有经过回收，而是直接报废转入铍库。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种中等密度等静压铍材的回收方法，以解决现有技术的中等密度等静压铍材不合格的技术问题。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案实现：

一种中等密度等静压铍材的回收方法，所述回收方法包括如下步骤：

步骤一、对不合格的中等密度铍材进行一次高温除气；

步骤二、将一次高温除气后的中等密度铍材依次整形、装入钢包套和焊接后进行二次高温除气；

步骤三、将二次高温除气后的中等密度铍材卡死封焊后进行热等静压压制后酸洗并去除包套，从而得到合格的中等密度铍材。

本发明通过对不合格的中等密度铍材进行一次高温除气，以有效降低铍粉坯受热时析出表面吸附的气体以及化合物分解产生的大量气体(如氧气、氮气、一氧化碳和二氧化碳等)对致密化过程和材料性能的不利影响，从而提高中等密度铍材的密度。

由于包套在热等静压压制过程中发生微小泄漏，内外没有形成压差不能使铍坯料受压致密化，导致气体重新吸附，同时铍坯料由于金属化封闭了大量除气通道，通过二次高温除气，让重新吸附和可能封闭在其内的氩气等气体除去。

进一步的，步骤一中，所述一次高温除气的过程为：

按每小时小于100℃的升温速率，将所述中等密度铍材从室温升温至950℃后保温3.0～5.0小时；

再按每小时小于50℃的升温速率，将保温后的中等密度铍材从950℃升温至1100℃，保温8.0～10小时后降温。

可避免除气升温速率过快，导致铍材鼓包开裂的现象，因此，一次高温除气过程，需要控制升温速率，使得坯料更充分均匀的加热。

进一步的，升温时的真空值大于8.0×10^﹣3pa；保温时的真空值大于等于6.0×10^﹣2pa。

进一步的，步骤二中，所述二次高温除气的过程为：

将一次高温除气后的中等密度铍材于30分钟内从室温升温至380～420℃后；于25～35分钟内继续升温至580～620℃保温2.0～3.0小时；

于8～12分钟内继续升温至680～720℃保温5.5～6.5小时；于1.0～2.0小时内继续升温至780～820℃保温6.0～8.0小时；

于1.0～2.0小时内继续升温至880～920℃保温4.0～6.0小时后降温至680～720℃保温，直至回气合格。

在二次高温除气过程中，通过不同阶段采用不同的升温速率，一方面使得压件受热均匀，保证除气干净；另一方面，又可避免温度过高，升温速率过快，达不到除气之目的，同时避免包套鼓裂现象的发生，提高产品的组织致密性，进而保证产品的密度。

进一步的，所述二次高温除气是在真空条件下进行的。

进一步的，所述真空条件的真空值大于等于2.0×10^﹣3pa。

进一步的，步骤二中，所述钢包套的材质为a3或者st14材质。

进一步的，步骤三中，所述热等静压压制的工艺条件为：

在大于35mpa的压力下，将卡死封焊后的中等密度铍材于18～22小时内从室温升温至1140～1160℃，在大于120mpa的压力下，保温3.5～4.5小时后降温。

进一步的，所述不合格的中等密度铍材的密度为1.845g/cm³～1.849g/cm³；

所述合格的中等密度铍材的密度大于等于1.850g/cm³。

进一步的，所述酸洗的溶液中的硝酸和水的体积比为1:3～1:6。

本发明有益效果：

1、本发明有效地解决了现有铍材因不合格的中等密度报废的技术问题，提高了铍材密度，且铍材合格率高，节约了成本，创造了效益。

2、本发明制备的中等密度等静压铍材的密度大于等于1.850g/cm³，满足合格的中等密度等静压铍材的密度要求。

具体实施方式

以下结合具体实施方式对本发明的作出详细说明。

实施例1：

本实施例的中等密度等静压铍材来自不合格品铍库，是一件经过热等静压压制后的等静压铍棒，其尺寸为密度为1.845g/cm³，属于不合格的中等密度等静压铍材。

1、将等静压铍棒装入沈阳威泰65t真空热压炉内后，按每小时小于90℃的升温速率，将等静压铍棒从室温升温至950℃后保温3小时；再按每小时小于48℃的升温速率，将保温后的中等密度铍材从950℃升温至1100℃，保温8小时后降温，完成一次高温除气。其中，升温时的真空值为4.7×10^﹣3pa，1100℃保温时真空值为2.7×10^﹣2pa。一次高温除气出炉后，未见铍棒有起包、开裂等现象，但尺寸变化为：

2、将尺寸为的等静压铍棒装入a3无缝管加工而成的钢包套后包套焊接(因铍棒尺寸比较规整，无需整形可以直接装入包套)；采用沈阳jkt-200高真空机组+上海rx3-45-9箱形电阻炉进行二次高温除气，具体过程为：将一次高温除气后的中等密度铍材于28分钟内从室温升温至400℃后；于30分钟内继续升温至600℃保温2小时；

于10分钟内继续升温至700保温6小时；于1小时内继续升温至800保温6.0小时；

于1小时内继续升温至900℃保温4小时后降温至700℃保温，直至回气合格。其中，升温时真空值达到2.1×10^﹣3pa，900℃保温时真空值为2.0×10^﹣2pa，降至700℃保温后，回气合格卡死封焊；

3、利用qih16热等静压机进行热等静压压制，从而得到合格的中等密度铍材。在大于48.0mpa的压力下，将卡死封焊后的中等密度铍材于20小时内从室温升温至1150℃，在大于128.6mpa的压力下，保温4小时后降温。出炉酸洗，采用体积比1:3的硝酸与水的混合液进行酸洗去除包套，并检测密度值，测量密度为1.854g/cm³。

实施例2：

本实施例的中等密度等静压铍材来自不合格品铍库，是一件经过热等静压压制后的等静压铍棒，其尺寸为密度为1.847g/cm³，属于不合格的中等密度等静压铍材。

1、将等静压铍棒装入沈阳威泰65t真空热压炉内后，按每小时小于95℃的升温速率，将等静压铍棒从室温升温至950℃后保温4.0小时；再按每小时小于45℃的升温速率，将保温后的中等密度铍材从950℃升温至1100℃，保温9.0小时后降温，完成一次高温除气。其中，升温时的真空值为4.5×10^﹣3pa，1100℃保温时真空值为2.5×10^﹣2pa。一次高温除气出炉后，未见铍棒有起包、开裂等现象，但尺寸变化为

2、将尺寸为的等静压铍棒装入a3无缝管加工而成的钢包套后包套焊接(因铍棒尺寸比较规整，无需整形可以直接装入包套)；采用沈阳jkt-200高真空机组+上海rx3-45-9箱形电阻炉进行二次高温除气，具体过程为：将一次高温除气后的中等密度铍材于30分钟内从室温升温至380℃后；于25分钟内继续升温至580℃保温2.5小时；

于8分钟内继续升温至680℃保温5.5小时；于2.0小时内继续升温至780℃保温7.0小时；

于2.0小时内继续升温至880℃保温5.0小时后降温至680℃保温，直至回气合格。其中，升温时真空值达到2.3×10^﹣3pa，880℃保温时真空值为2.1×10^﹣2pa，降至680℃保温后，回气合格卡死封焊；

3、利用qih16热等静压机进行热等静压压制，从而得到合格的中等密度铍材。在大于45.0mpa的压力下，将卡死封焊后的中等密度铍材于18小时内从室温升温至1160℃，在大于125.0mpa的压力下，保温3.5小时后降温。出炉酸洗，采用体积比1:6的硝酸与水的混合液进行酸洗去除包套，并检测密度值，测量密度为1.852g/cm³。

实施例3：

本实施例的中等密度等静压铍材来自不合格的生产产品，是一件经过热等静压压制后的铍锭，尺寸为密度为1.847g/cm3，该铍锭属于中等密度等静压铍材。

1、将铍锭装入沈阳威泰65t真空热压炉内后，按每小时小于80℃的升温速率，将铍锭从室温升温至950℃后保温5.0小时；再按每小时小于35℃的升温速率，将保温后的铍锭从950℃升温至1100℃，保温10小时后降温，完成一次高温除气。其中，升温时的真空值为3.2×10^﹣3pa，1100℃保温时真空值为5.4×10^﹣2pa。一次高温除气出炉后，铍锭的中心部位有少许微裂纹，尺寸变化为：

2、将尺寸为的铍锭整形后装入st14板卷制而成的钢包套并进行包套焊接；采用沈阳jkt-200高真空机组+上海rx3-45-9箱形电阻炉进行二次高温除气，具体过程为：将一次高温除气后的中等密度铍材于20分钟内从室温升温至420℃后；于35分钟内继续升温至620℃保温3.0小时；

于12分钟内继续升温至720℃保温6.5小时；于1.5小时内继续升温至820℃保温8.0小时；

于1.5小时内继续升温至920℃保温6.0小时后降温至720℃保温，直至回气合格。其中，升温时真空值达到3.1×10^﹣3pa，920℃保温时真空值为4.6×10^﹣2pa，降至720℃保温后，回气合格卡死封焊；

3、利用qih63热等静压机进行热等静压压制，从而得到合格的中等密度铍锭。热等静压压制的过程为：在大于40.0mpa的压力下，将卡死封焊后的铍锭于22小时内从室温升温至1140℃，在大于127.4mpa的压力下，保温4.5小时后降温。

采用体积比1:5的硝酸与水的混合液进行酸洗去除包套，并检测密度值出炉酸洗，测量密度为1.853g/cm³，中等密度等静压铍锭回收成功。

对于本领域技术人员而言，显然本发明实施例不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明实施例的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明实施例。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明实施例的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明实施例内。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。系统、装置或终端权利要求中陈述的多个单元、模块或装置也可以由同一个单元、模块或装置通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。

最后应说明的是，以上实施方式仅用以说明本发明实施例的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本发明实施例进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明实施例的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本发明实施例的技术方案的精神和范围。