Berylliumbronze: Zusammensetzung, Eigenschaften und Anwendung

In unserem Aufsatz werden wir uns mit den Merkmalen und physikalisch-chemischen Parametern der Kupfer-Berrylium-Legierung, besser bekannt als Berylliumbronze, befassen. Lassen Sie uns über die physikalischen und chemischen Eigenschaften sowie den Umfang dieser einzigartigen Zusammensetzung sprechen.

Berylliumbronze ist eine Kupfer-Berrylium-Legierung, die 0,5 bis 3% Beryllium enthält. In einigen Fällen können andere Verunreinigungen zugesetzt werden. Berylliumbronze anders:

1. Erhöhte Dichte und Festigkeit in Kombination mit nichtmagnetischen Eigenschaften und der völligen Abwesenheit von Funkenbildung.
2. Es kann jede Art von Verarbeitung durchlaufen - Schneiden und Formen.
3. Legierung wird häufig zur Herstellung von Instrumenten, einschließlich Musikinstrumenten, sowie hochpräzisen Instrumenten und Geschossen für Schusswaffen verwendet.
4. Kupfer-Beryllium fand seine Anwendung in der Luft- und Raumfahrttechnik.

Berylliumbronze gehört zur Gruppe der sogenannten dispersionshärtenden Zusammensetzungen. Ihr charakteristisches Merkmal ist die Abhängigkeit der Löslichkeit der Legierungsbestandteile vom Erhitzen.

Wenn das Abschrecken aus einem einphasigen Bereich im Feststoff durchgeführt wird, wird im Vergleich zum Gleichgewichtszustand eines solchen Systems eine übermäßige Anzahl von Atomen der Hauptlegierungskomponente gebildet. Die resultierende konzentrierte feste Lösung ist durch thermodynamische Instabilität und eine Tendenz zur Zersetzung gekennzeichnet, wobei dieser Prozess mit einem Anstieg des Temperaturniveaus aktiviert wird. Der Verdichtungseffekt erklärt sich aus der Dispersion der Niederschläge, die bei der Zersetzung von Substanzen entstehen.

Die chemische Formel von Berylliumbronze lautet BrB2, ihre Zusammensetzung ist im aktuellen GOST ausführlich beschrieben.

Die Legierung enthält die folgenden Bestandteile:

• Kupfer 97-98%;
• Beryllium 1,9-2,1%;
• Nickel 0,2-0,5%;
• weniger als 0,5% der Zusatzstoffe.

Die am häufigsten verwendeten Kupfer-Beryllium-Verbindungen mit 2% Beryllium sowie Kupfer-Beryllium-Kobalt-Legierungen, bei denen der Anteil an Beryllium 0,8% nicht überschreitet. Die erste Legierung wurde als hochlegierte Berylliumbronze bezeichnet, die zweite als niedriglegierte Klasse.

Berylliumkupfer hat die folgenden physikalisch-chemischen Eigenschaften.

1. Überteuerte elektrische und thermische Leitfähigkeit. Bei diesen Parametern ist die Substanz Kupfer nur geringfügig unterlegen.
2. Erhöhte Elastizitätsgrenze.
3. Keine Funkenbildung bei mechanischen Stößen.
4. Hohe Parameter für Korrosionsbeständigkeit, Härte und temporäre Beständigkeit.

Alle diese Eigenschaften zeigen sich maximal für alle Momente, in denen Berylliumbronze verschiedenen Verarbeitungs- und Härtungsmethoden unterzogen wird. Wenn beispielsweise die endgültige Duktilität künstlich gealtert wird, erreichen solche Substanzen nach dem Abschrecken, das bei einer Temperatur von etwa 770 Grad durchgeführt wird - in diesem Zustand ist Berylliumbronze extrem leicht.

Die typische Beständigkeit der Substanz entspricht 450 MPa. Dieser Parameter erhöht sich während der plastischen Verformung der Legierung zweimal um 35-50%. Infolgedessen werden nach dem Altern, das unmittelbar nach Abschluss des Abschreckprozesses durchgeführt wird, die mechanischen Eigenschaften von Beryllium extrem hoch.

Die für die Industrie kritischen Parameter der Kupfer-Beryllium-Zusammensetzung sind keineswegs auf die aufgeführten beschränkt. Alle Bronzelegierungen, deren Struktur Beryllium enthält, zeichnen sich durch eine hohe Wärmebeständigkeit aus - daraus hergestellte Produkte können bei Temperaturen bis zu 340 Grad Celsius funktionieren, ohne ihre Leistungsfähigkeit zu verändern. Und wenn sie auf 500 Grad erhitzt werden, werden die mechanischen Eigenschaften und die Dichte von Berylliumbronzen in ihren Indikatoren vollständig identisch mit denen von Aluminium sowie Zinn-Phosphat-Zusammensetzungen bei einer Standardbetriebstemperatur von etwa +20 Grad.

Diese Eigenschaft ermöglicht die Verwendung von Berylliumbronze zur Herstellung von Formgussteilen höchster Qualität.

Berylliumlegierungen können leicht bearbeitet werden (Schneiden, Löten und Schweißen). Obwohl es einige Einschränkungen für die obigen Manipulationen gibt. Daher sollten alle Berylliumlegierungen sofort nach Abschluss ihres mechanischen Strippens gelötet werden. In diesem Fall sollte sowohl Silberlot als auch Flussmittel verwendet werden. Es ist wichtig, dass Fluoridsalze notwendigerweise im Flussmittel selbst vorhanden sind. In den letzten Jahren hat sich das sogenannte Vakuumlöten sehr verbreitet - es wird unter einer dicken Flussmittelschicht durchgeführt. Somit ist eine einzigartige Produktqualität gewährleistet.

Das Lichtbogenschweißen wird heutzutage bei der Arbeit mit Berylliumkupfer praktisch nicht verwendet, da es ein signifikantes thermisches Kristallisationsintervall aufweist. Schweißen von Nahtmaterial sowie Punkt- und Rollentypen in inerten Umgebungen, die in einem ziemlich vollständigen Volumen beherrscht werden. Es ist erwähnenswert, dass aufgrund der spezifischen mechanischen Eigenschaften des Materials das Schweißen nicht unmittelbar nach der Wärmebehandlung von Bronze möglich ist. Dies sollte bei der Betrachtung der Technologie für deren Verarbeitung unbedingt beachtet werden.

Besondere Aufmerksamkeit verdient einen solchen Indikator wie Abkühlrate. Dieser Indikator sollte extrem scharf sein, um die Zersetzung der übersättigten festen Zusammensetzung zu verhindern. Deshalb ist es bei der Auswahl der funktionierenden Abschreckmedien zunächst erforderlich, von kritischen Geschwindigkeitsanzeigen auszugehen.Diese Daten bestätigen, dass während des Aushärtens von Bronze die maximalen Abkühlraten im Korridor von 500 bis 250 Grad liegen sollten.

Verlangsamte Prozesse in diesem Intervall führen zu einer frühen Freisetzung des Härters und zu einer Verringerung der Fähigkeit, weiter zu härten. Die kritische Abkühlrate, die es ermöglicht, die optimale Kombination von physikalischen und technischen Eigenschaften zu erreichen, entspricht 30-60 g / Sekunde für Kupfer unter Zusatz von Beryllium. Um den gewünschten Wert zu erreichen, wird die Legierung üblicherweise in Wasser abgeschreckt. Um die kritischen Geschwindigkeitsparameter zu reduzieren, wird üblicherweise etwas Kobalt in die Legierung eingebracht. Minimale Additive eines solchen Metalls bewirken eine Erhöhung des Widerstands der unterkühlten Lösung. Ebenso können Magnesiumverunreinigungen die Beständigkeit von Bronze beeinflussen.

Optisch sieht Berylliumbronze aus wie eine farbige Legierung, die zusammen Es wird bei der Herstellung von Federelementen, Drähten, Stangen und einigen anderen Elementen verwendet, die eine Beibehaltung der Konfiguration erfordern. Bei häufigen Verformungen und ständigen Überlastungen weist ein solcher Draht eine erhöhte elektrische Leitfähigkeit auf und wird in Niederfrequenzkontakten zur Herstellung elektrischer Steckverbinder verwendet.

Starkes nicht magnetisches und nicht funkelndes Berylliumkupfer fand breite Anwendung bei der Herstellung von Zangen, Messermeißeln, Hämmern und Schraubenschlüsseln. Legierung optimal für den Umgang mit bestimmten explosiven SubstanzenZum Beispiel in Getreidehebern, Ölplattformen oder in Kohlengruben.

Weit verbreitete Verwendung von Legierungen für kryogene Gerätebei den niedrigsten Temperaturen angewendet. Zum Beispiel Kühlschränke. Die Relevanz der Verwendung von Kupfer-Beryllium in diesem Bereich erklärt sich aus seiner Festigkeit und erhöhten Wärmeleitfähigkeit in diesem Temperaturbereich.

Verwenden Sie die Zusammensetzung zur Herstellung von Schusswaffen. Obwohl eine solche Anwendung ziemlich ungewöhnlich ist, da eine Stahlkugel billiger ist und gleichzeitig ziemlich ähnliche Eigenschaften aufweist. Kupfer-Beryllium-Draht ist in verschiedenen Formen gleichzeitig erhältlich. Es kann lockig oder flach, rund oder quadratisch sein, verschiedene gerade Schichten sowie Spulen oder Stränge werden zum Verkauf angeboten.

Interessante Informationen zu Beryllium finden Sie im nächsten Video.