البريليوم البرونزي: التكوين والخصائص والتطبيق

في مراجعتنا ، سنتحدث عن الميزات والمعلمات الفيزيائية الكيميائية لسبائك النحاس البريليوم ، والمعروفة باسم البريليوم البرونزي. لنتحدث عن الخصائص الفيزيائية والكيميائية ، وكذلك نطاق هذه التركيبة الفريدة.

البريليوم البرونزي عبارة عن سبيكة من البريليوم النحاسي ، تشتمل على 0.5 إلى 3 ٪ من البريليوم ، وفي بعض الحالات يمكن إضافة شوائب أخرى. برونز البريليوم مختلفة:

1. زيادة الكثافة والقوة مع الخصائص غير المغناطيسية والغياب التام للشرارة.
2. إنها قادرة على الخضوع لأي نوع من المعالجة - القطع والصب.
3. تُستخدم السبيكة على نطاق واسع لتصنيع الأدوات ، بما في ذلك الآلات الموسيقية ، وكذلك الأدوات عالية الدقة والرصاص للأسلحة النارية.
4. وجد النحاس والبريليوم تطبيقه في تقنيات الفضاء.

ينتمي برونز البريليوم إلى مجموعة ما يسمى بتركيبات تصلب التشتت. وخصائصها المميزة هي اعتماد قابلية ذوبان مكونات السبائك على التسخين.

عندما يتم إجراء التبريد من منطقة أحادية الطور في المادة الصلبة ، يتم تكوين عدد مفرط من ذرات مكون السبائك الرئيسي مقارنة بحالة التوازن لهذا النظام. يتميز الحل الصلب المركز الناتج الناتج عن عدم الاستقرار الديناميكي الحراري والميل إلى التحلل ؛ يتم تنشيط هذه العملية مع زيادة في مستوى درجة الحرارة. يتم تفسير تأثير الضغط من خلال تشتت الرواسب التي تم الحصول عليها نتيجة لتحلل المواد.

الصيغة الكيميائية لبرونليوم البريليوم هي BrB2 ، ويتم وصف تكوينها بالتفصيل في GOST الحالي.

تشتمل السبائك على المكونات التالية:

• نحاس 97-98٪ ؛
• البريليوم 1.9-2.1٪ ؛
• النيكل 0.2-0.5٪ ؛
• أقل من 0.5٪ من الإضافات.

أكثر مركبات النحاس البريليوم شيوعًا في الاستخدام تحتوي على 2٪ من البريليوم ، وكذلك سبائك النحاس والبريليوم والكوبالت ، حيث لا تتجاوز نسبة البريليوم 0.8٪. تم استدعاء السبائك الأولى من البرونز البريليوم عالي السبائك ، والثانية مصنفة على أنها درجة منخفضة من السبائك.

يحتوي نحاس البريليوم على الخصائص الفيزيائية الكيميائية التالية.

1. الموصلية الكهربائية والحرارية باهظة الثمن. في هذه المعلمات ، تكون المادة أقل قليلاً من النحاس.
2. زيادة حد المرونة.
3. عدم وجود شرارة أثناء الصدمات الميكانيكية.
4. معايير عالية لمقاومة التآكل والصلابة والمقاومة المؤقتة.

تتجلى كل هذه الخصائص إلى أقصى حد في جميع اللحظات التي يتعرض فيها برونز البريليوم لمختلف طرق المعالجة والتصلب. على سبيل المثال ، عندما تقدم الشيخوخة ليونة نهائية مصطنعة ، تصل هذه المواد بعد التبريد ، والتي تتم عند درجة حرارة حوالي 770 درجة - في هذه الحالة ، يكون برونز البريليوم خفيف الوزن للغاية.

المقاومة النموذجية للمادة تقابل 450 ميجا باسكال. تزيد هذه المعلمة مرتين خلال التشوه البلاستيكي للسبائك بنسبة 35-50 ٪. ونتيجة لذلك ، بعد الشيخوخة ، التي تتم مباشرة بعد عملية التبريد ، تصبح الخصائص الميكانيكية للبريليوم عالية للغاية.

إن معايير تكوين النحاس والبريليوم التي تعتبر حاسمة للصناعة بعيدة عن كونها محدودة. تتميز جميع السبائك البرونزية ، التي يشمل هيكلها البريليوم ، بمقاومة عالية للحرارة - يمكن أن تعمل المنتجات المصنوعة منها دون تغيير قدراتها في درجات حرارة تصل إلى 340 درجة مئوية. وعندما يتم تسخينه إلى 500 درجة ، تصبح الخصائص والكثافة الميكانيكية لأي برونز بريليوم متطابقة تمامًا في مؤشراتها مع الألمنيوم ، بالإضافة إلى تركيبات القصدير والفوسفات عند درجة حرارة تشغيل قياسية تبلغ حوالي +20 درجة.

تسمح هذه الخاصية باستخدام برونز البريليوم لإنتاج مصبوبات على شكل أعلى جودة.

يمكن تشكيل سبائك البريليوم بسهولة (القطع والنحاس واللحام). على الرغم من وجود بعض القيود على التلاعب أعلاه. لذلك ، يجب لحام أي سبائك بيريليوم فور الانتهاء من نزعها الميكانيكي. في هذه الحالة ، يجب استخدام اللحام الفضي ، وكذلك التدفق. من المهم أن تكون أملاح الفلوريد موجودة بالضرورة في التدفق نفسه. في السنوات الأخيرة ، أصبح ما يسمى بالنفط الفراغي واسع الانتشار - يتم تنفيذه تحت طبقة سميكة من التدفق. وبالتالي ، يتم ضمان جودة المنتج الفريدة.

لكن اللحام القوسي الكهربائي اليوم لا يستخدم عمليًا عند العمل مع نحاس البريليوم ، نظرًا لأنه يحتوي على فاصل حراري كبير للتبلور. لحام الخيط ، بالإضافة إلى أنواع البقعة والبكرات في البيئات الخاملة المتقنة في حجم كامل إلى حد ما. تجدر الإشارة إلى أن الخصائص الميكانيكية المحددة للمادة لا تسمح بإجراء اللحام فورًا بعد المعالجة الحرارية للبرونز - يجب تذكر ذلك بالتأكيد عند التفكير في تقنية معالجتها.

اهتمام خاص يستحق مثل هذا المؤشر مثل معدل التبريد. يجب أن يكون هذا المؤشر حادًا للغاية من أجل منع تحلل التركيبة الصلبة فائقة التشبع. لهذا السبب ، عند اختيار وسائط التبريد العاملة ، من الضروري أولاً المضي قدمًا من مؤشرات السرعة الحرجة.تؤكد هذه البيانات أنه خلال تصلب البرونز ، يجب أن تكون معدلات التبريد القصوى في الممر 500-250 درجة.

العمليات البطيئة في هذه الفترة تتطلب الإفراج المبكر عن مادة التقسية وتتسبب في انخفاض القدرة على التصلب أكثر. معدل التبريد الحرج ، الذي يسمح بتحقيق المزيج الأمثل من الخصائص الفيزيائية والتقنية ، يتوافق مع 30-60 جم ​​/ ثانية للنحاس مع إضافة البريليوم. لتحقيق القيمة المطلوبة ، عادة ما يتم إخماد السبائك في الماء. من أجل تقليل معلمات السرعة الحرجة ، عادة ما يتم إدخال القليل من الكوبالت في السبائك. الإضافات الدنيا لهذا المعدن تسبب زيادة في مقاومة المحلول المبرد. وبالمثل ، يمكن أن تؤثر شوائب المغنيسيوم على مقاومة البرونز.

بصريا ، تبدو برونزية البريليوم مثل سبيكة ملونة ، والتي معا يتم استخدامه في تصنيع عناصر الربيع والأسلاك والقضبان وبعض العناصر الأخرى التي تتطلب الحفاظ على التكوين. مع التشوهات المتكررة والحمل الزائد المستمر ، فإن هذا السلك قد زاد من الموصلية الكهربائية ، ويتم استخدامه في الاتصالات ذات التردد المنخفض لتصنيع الموصلات الكهربائية.

نحاس بريليوم قوي غير مغناطيسي وغير مثير تم العثور على تطبيق واسع في تصنيع الزردية ، وأزاميل السكاكين ، والمطارق ، والمفاتيح. سبيكة الأمثل للتعامل مع بعض المواد المتفجرة، على سبيل المثال ، في مصاعد الحبوب أو منصات النفط أو في مناجم الفحم.

استخدام السبائك على نطاق واسع للمعدات المبردةتطبق في درجات الحرارة المنخفضة. على سبيل المثال ، ثلاجات. يتم تفسير أهمية استخدام البريليوم النحاسي في هذه المنطقة من خلال قوته وزيادة الموصلية الحرارية في نطاق درجة الحرارة هذا.

استخدم التكوين لإنتاج الرصاص الناري. على الرغم من أن مثل هذا التطبيق غير معتاد تمامًا ، حيث أن الرصاصة الفولاذية أرخص وفي نفس الوقت لها خصائص مشابهة جدًا. يتوفر سلك النحاس والبريليوم في عدة أشكال في وقت واحد. يمكن أن تكون مجعدة أو مسطحة ، مستديرة أو مربعة ، طبقات مستقيمة مختلفة ، بالإضافة إلى لفائف أو جلود ، معروضة للبيع.

يتم تقديم معلومات مثيرة للاهتمام حول البريليوم في الفيديو التالي.