光学用铍铝合金

IBC高级合金公司的技术业务发展总监Chris Huskamp向AZoM介绍了铸造铍-铝合金以及在光学元件中使用这些材料的好处。

您能简要介绍一下IBC Advanced Alloys，以及它是如何与铍合金相关的吗?

IBC成立于2007年，并为铍铝部门收购了正式的Starmet资产，该资产拥有Beralcast的IP^®合金的家庭。

IBC本身有两个主要的分支-第一个领域在Beralcast上工作^®位于马萨诸塞州威尔明顿的工程材料部门的合金。欧洲杯足球竞彩我们拥有6.5万平方英尺的工厂，专门生产用于航空航天、汽车运动、精密光学和其他高端应用的Beralcast和其他铍铝合金。

我们也有一个铜部门，生产锻件，环，和各种其他工作条件下的铜合金，包括铜铍合金一直到高端青铜和黄铜。

你能提供更多关于Beralcast的信息吗^®家庭的合金吗?

这类合金的铍含量很高，约占总重量的65%。它们特别适用于要求高比刚度的应用，或同时要求低密度和高模量的应用。

它们非常适合安装敏感设备的应用，因为这种材料具有一些自阻尼特性，有助于最小化传递的振动量。2020欧洲杯下注官网

除此之外，工程师还将研究合金的高导热性和导电性。他们有一个非常低的热膨胀系数，使材料可以舒适地应用于广泛的温度范围。作为一个参考点，Beralcast^®CTE比铝更接近钛。

您能描述一下产品的生产过程吗Beralcast^®合金吗?

它是一种非常有价值的原材料，市场上唯一有竞争力的产品形式是粉末冶金。首先将材料熔化，然后将其制成粉末的制造成本很高。欧洲杯足球竞彩

然后必须非常小心地处理这些粉末，并将混合的数量倒入优选的化学水平。一旦这样做了，产品被倒入一个钢罐，最后在高温和高压下压成钢坯。

这是一种非常昂贵的制造钢坯的方法，而事实是，在开始制造过程时，你无法制造非常精确的部件，因此意味着较低的产量。

因此，这为生产一种相当昂贵的材料打开了机会之窗，这种材料在很多工程应用中都有好处，但人们实际上只想购买他们需要的东西。IBC从Starmet获得的技术就是这样做的。

铍铝合金有什么特性使其成为制造高品位金属镜的理想材料?

首先，我们需要了解应用程序的要求，在这个应用程序中，需要一个尺寸稳定的衬底。例如，你想要一些东西，即使你看到温度变化超过-65到250，也不会移动^o氏度。

你要确保的是，在产品的热服务环境中，你不会看到光学表面的显著尺寸变化或扭曲，从而导致误差，无论是成像还是精确指向应用。

在选择合适的材料时，首先需要的是一种固有的刚性。还需要一种高导电性的材料，因为如果你有一种导电性差的材料，你就会有热点和冷点。另一个重要的特性是CTE(热膨胀系数)很低。在这一切之后，要问的问题是“这种材料是否符合机械要求”和“它将如何影响成本?”

使用传统方法生产铍铝反射镜的一个问题是“购买-飞行”比例太大。如果你观察一个曲率大、重量轻的非球面结构，就会产生一个大的块，你必须从它开始，然后加工到最后一个部件。我们很熟悉在某些情况下，“购买到飞行”的比例是40:1。

你真正想做的是能够生产出一种等价的材料，因为我们知道这种材料在网状几何中表现得很好。

通过投资Beralcast^®合金，我们可以生产高达97%的产量。这意味着你几乎达到了1:1的购买与飞行比率。对于这些用铍铝合金制造产品的公司来说，这是一个非常有吸引力的成本主张。

这就是IBC正在寻找的与镜子制造商合作的方法——拥有一种非常经济有效的基片，既能满足进入生产的系统的物理和机械要求，又有如此高的成本限制，因为几乎每个政府实体都承受着巨大的成本下降压力，无论你在哪个国家打交道。

你谈到了使用不同方法的经济效益。绕过这些传统方法还有其他好处吗?

对于铍，我们正在寻找一种更具有成本效益、更“健康和安全”意识的、符合要求的生产方法的替代品。从力学的角度来看，这是一个一对一的替换。

在最近的一篇论文中，我们进行了初步的研究，评估了热和光学性能，材料表现很好。IBC的目标是扩大铍铝材料的市场，帮助企业利用熔模铸造部件以更低的成本获得显著的性能效益。欧洲杯足球竞彩

光学应用的一个关键考虑因素是Beralcast的热膨胀系数^®合金与镀镍的合金非常相似。正常的制造过程是Beralcast的单点钻石转弯^®基材接着是镀镍工艺。镍本身是经过高度抛光处理的。

因此，在电镀材料和基材之间有一个良好的CTE匹配是防止剥落和分层类型问题的关键。作为比较，如果你使用直铝基板，CTE是如此不同，当两种材料分离时，你可以看到起泡和边缘剥落。欧洲杯足球竞彩

你能总结一下这篇论文的目的吗?

我们真正的目标是能够快速高效地生产这些组件，并在此基础上建立一个可靠的业务案例。

这使得最终用户可以在没有明显偏离固结粉末传统基材预期性能的机械或物理特性的情况下证明实施的合理性。

你工作与Beralcast^®191年,Beralcast^®363年到产生的镜子。你发现两者之间有什么显著的不同吗?如果是这样，这是预料之中的吗?

这是一个很好的问题!Beralcast^®191是一种对温和的热处理有反应的材料，但由于银的含量，它有高得多的导热性。所以我们可以在更窄的范围内利用它。

这意味着如果你的曝光范围在一个更窄的波段，你需要热导率来帮助你。因此，在一个需要使用镜子作为一种方式来帮助从整体包装散热的系统中，191世界工作得相当好。

然而Beralcast^®363是一种对热处理没有反应的材料。我们只是做一个拉伸消除热循环消除任何残余铸造应力。这是同样的循环，我们通过材料是否为光学结构，安装结构，和结构机身组件。结果是在整个热范围内得到一个非常稳定的衬底。

我们现在正在对191,363和另一种即将投放市场的材料进行连续的比较。

你能详细谈谈你打算做的进一步工作吗?

我们与一家优质光学整理公司合作，根据元件的机械变化来测量光学图像的失真。所以当你热循环时，你看到的是基于波长的偏差。

我们要做一个完整的基线用一个稍微不同的几何形状来精确地复制基底的基线测试。这将与Beralcast合作^®363年,Beralcast^®以及我们的新材料。

在未来，您希望这项工作可以应用在哪些领域?

传统上我们使用Beralcast^®欧洲杯足球竞彩广泛用于光学定位系统和子结构的材料，如支架、折叠镜和机身。

这一直是我们能够主导的市场之一，因为它们是大型开放式结构，我们有大量的机械加工。我们认为金属光学基片是我们航空航天工作的一个自然进展领域，为此我们获得了AS9100认证。光学领域有着比航空航天领域更严格的控制制度，但我们现在认为这是我们可以进入的合适水平。有了熔模铸造，我们可以利用快速成型工艺，有一个公平的生产数量，将需要购买硬蜡投资工具的数量。

这个行业现在有一个有效的范围，非常有用，而且是可扩展的。例如，如果一个程序处于原型阶段，并且需要一个组件，那么快速原型就可以使用。然后，该组件可以在测试之后向前移动。

现在有两个选择:1)镜子的行为正是他们希望他们可以前进到生产(如果他们有一个快节奏的项目可以使用快速原型,他们可以立即开始生产),或2)客户可以等待硬工具完成,他们得到第一篇文章资格硬工具。

现在，如果它没有像预期的那样运行，设计师因为某些原因需要执行更改，因为使用了快速原型，所以我们没有硬工具。因此，你可以立即改变设计，投入另一个原型，并在很短的时间内(有时只有3周)测试下一代设计。这是设计螺旋的一个突出优点。

关于克里斯Huskamp

Chris Huskamp目前是IBC高级合金的技术业务发展总监。他是密苏里大学罗拉分校(University of Missouri - Rolla)的冶金工程师，毕业后受雇于McDonnell Douglas的Phantom Works组织。

在他17年的工作经验中，有11年在波音公司支持先进金属材料和工艺过渡，直接制造技术和航空航天项目的先进技术侦察。欧洲杯足球竞彩早期在铸造行业担任技术专家和工艺冶金学家的经验与航空航天技术转型角色的经验相结合，为他提供了一个独特的视角，他在IBC目前的职位上加以利用。

Chris是一位多产的发明家，他成功地将许多新材料和工艺转化为飞行能力的解决方案。欧洲杯足球竞彩