Μπρούλι βηρυλλίου: σύνθεση, ιδιότητες και εφαρμογή

Στην επισκόπησή μας, θα μελετήσουμε τα χαρακτηριστικά και τις φυσικοχημικές παραμέτρους του κράματος χαλκού-μπερυλίου, γνωστότερο ως χαλκό βηρυλλίου. Ας μιλήσουμε για τα φυσικά και χημικά χαρακτηριστικά, καθώς και για το εύρος αυτής της μοναδικής σύνθεσης.

Το μπρούντζο βηρυλλίου είναι ένα κράμα χαλκού-βηρυλίου, το οποίο περιλαμβάνει από 0,5 έως 3% βηρύλλιο, σε ορισμένες περιπτώσεις μπορούν να προστεθούν άλλες ακαθαρσίες. Μπρούλι βηρυλλίου διαφορετικά:

1. Αυξημένη πυκνότητα και αντοχή σε συνδυασμό με μη μαγνητικά χαρακτηριστικά και πλήρη απουσία σπινθήρων.
2. Είναι σε θέση να υποβληθεί σε οποιαδήποτε επεξεργασία - κοπή και χύτευση.
3. Το κράμα χρησιμοποιείται ευρέως για την κατασκευή οργάνων, συμπεριλαμβανομένων μουσικών οργάνων, καθώς και οργάνων υψηλής ακριβείας και σφαίρες για πυροβόλα όπλα.
4. Ο χαλκός-βηρύλλιος βρήκε την εφαρμογή του στις τεχνολογίες της αεροδιαστημικής.

Το μπρούντζο βηρυλλίου ανήκει στην ομάδα των αποκαλούμενων συνθέσεων σκλήρυνσης διασποράς. Το χαρακτηριστικό τους χαρακτηριστικό είναι η εξάρτηση της διαλυτότητας των συστατικών κράματος στη θέρμανση.

Όταν η σβέση πραγματοποιείται από μια μονοφασική περιοχή στο στερεό, σχηματίζεται ένας υπερβολικός αριθμός ατόμων του κύριου συστατικού κράματος σε σύγκριση με την κατάσταση ισορροπίας ενός τέτοιου συστήματος. Το προκύπτον συμπυκνωμένο στερεό διάλυμα χαρακτηρίζεται από θερμοδυναμική αστάθεια και τάση αποσύνθεσης · ​​αυτή η διαδικασία ενεργοποιείται με αύξηση του επιπέδου θερμοκρασίας. Η επίδραση συμπύκνωσης εξηγείται από τη διασπορά των ιζημάτων που λαμβάνονται ως αποτέλεσμα της αποσύνθεσης των ουσιών.

Ο χημικός τύπος του χαλκού βηρυλλίου είναι BrB2, η σύνθεσή του περιγράφεται λεπτομερώς στην τρέχουσα GOST.

Το κράμα περιλαμβάνει τα ακόλουθα συστατικά:

• χαλκός 97-98%.
• βηρύλλιο 1.9-2.1%;
• νικέλιο 0,2-0,5%.
• λιγότερο από 0,5% των προσθέτων.

Οι συνηθέστερα χρησιμοποιούμενες ενώσεις χαλκού-βηρυλλίου που περιέχουν 2% βηρύλλιο, καθώς και κράματα χαλκού-βηρυλλίου-κοβαλτίου, όπου το ποσοστό του βηρυλλίου δεν υπερβαίνει το 0,8%. Το πρώτο κράμα ονομαζόταν χάλκινο κράμα βηρυλλίου, το δεύτερο κράμα χαρακτηρίζεται ως χαμηλής ποιότητας κράμα.

Ο χαλκός βηρυλλίου έχει τα ακόλουθα φυσικοχημικά χαρακτηριστικά.

1. Υπερτιμημένη ηλεκτρική και θερμική αγωγιμότητα. Σε αυτές τις παραμέτρους, η ουσία είναι μόνο ελαφρώς κατώτερη από τον χαλκό.
2. Αυξημένο ελαστικό όριο.
3. Έλλειψη σπινθήρων κατά τη διάρκεια μηχανικών κραδασμών.
4. Υψηλές παραμέτρους ανθεκτικότητας στη διάβρωση, σκληρότητας και προσωρινής αντοχής.

Όλα αυτά τα χαρακτηριστικά εκφράζονται μέγιστα για όλες τις στιγμές που το χαλκό βηρυλλίου υποβάλλεται σε διάφορες μεθόδους επεξεργασίας και σκλήρυνσης. Για παράδειγμα, όταν τεχνητή γήρανση της τελικής ολκιμότητας, τέτοιες ουσίες φθάνουν μετά από σβέση, η οποία διεξάγεται σε θερμοκρασία περίπου 770 βαθμών - σε αυτή την κατάσταση, το χαλκό βηρυλλίου είναι εξαιρετικά ελαφρύ.

Η τυπική αντίσταση της ουσίας αντιστοιχεί σε 450 ΜΡα. Αυτή η παράμετρος αυξάνεται 2 φορές κατά την πλαστική παραμόρφωση του κράματος κατά 35-50%. Ως αποτέλεσμα, μετά τη γήρανση, η οποία εκτελείται αμέσως μετά την ολοκλήρωση της διαδικασίας σβέσης, οι μηχανικές ιδιότητες του βηρυλλίου γίνονται εξαιρετικά υψηλές.

Οι παράμετροι της σύνθεσης χαλκού-βηρυλλίου που είναι κρίσιμες για τη βιομηχανία απέχουν πολύ από το να περιορίζονται σε εκείνες που απαριθμούνται. Όλα τα χάλκινα κράματα, η δομή του οποίου περιλαμβάνει το βηρύλλιο, χαρακτηρίζονται από υψηλή αντοχή στη θερμότητα - τα προϊόντα που κατασκευάζονται από αυτά μπορούν να λειτουργήσουν χωρίς να αλλάξουν τις δυνατότητές τους σε θερμοκρασίες μέχρι 340 βαθμούς Κελσίου. Και όταν θερμαίνονται σε 500 μοίρες, οι μηχανικές ιδιότητες και η πυκνότητα οποιωνδήποτε μπρούντζων βηρυλλίου καθίστανται εντελώς όμοιες στους δείκτες τους με το αλουμίνιο, καθώς και συνθέσεις φωσφορικού κασσιτέρου σε τυπική θερμοκρασία λειτουργίας περίπου +20 βαθμών.

Αυτή η ιδιότητα επιτρέπει τη χρήση χαλκού βηρυλλίου για την παραγωγή μορφοποιημένων χυτών από την υψηλότερη ποιότητα.

Τα κράματα βηρυλλίου μπορούν εύκολα να κατεργαστούν (κοπή, συγκόλληση και συγκόλληση). Παρόλο που υπάρχουν ορισμένοι περιορισμοί για τους παραπάνω χειρισμούς. Έτσι, οποιαδήποτε κράματα βηρυλλίου πρέπει να συγκολληθούν αμέσως μετά την ολοκλήρωση της μηχανικής απογύμνωσης. Σε αυτή την περίπτωση, θα πρέπει να χρησιμοποιείται συγκόλληση αργύρου, καθώς και ροή. Είναι σημαντικό τα φθοριούχα άλατα να είναι αναγκαστικά παρόντα στην ίδια την ροή. Τα τελευταία χρόνια, η λεγόμενη συγκόλληση κενού έχει γίνει πολύ διαδεδομένη - πραγματοποιείται κάτω από μια παχιά επίστρωση ροής. Έτσι εξασφαλίζεται η μοναδική ποιότητα του προϊόντος.

Όμως η ηλεκτρική συγκόλληση τόξου σήμερα δεν χρησιμοποιείται ουσιαστικά όταν εργάζεται με χαλκό βηρυλλίου, αφού έχει σημαντικό χρονικό διάστημα κρυστάλλωσης. Η συγκόλληση ράμματος, καθώς και οι τύποι κηλίδων και κυλίνδρων σε αδρανή περιβάλλοντα κατακτηθούν σε αρκετά μεγάλο όγκο. Αξίζει να προσθέσουμε ότι τα ειδικά μηχανικά χαρακτηριστικά του υλικού δεν επιτρέπουν την πραγματοποίηση της συγκόλλησης αμέσως μετά τη θερμική κατεργασία του χαλκού - αυτό θα πρέπει ασφαλώς να θυμόμαστε όταν εξετάζουμε την τεχνολογία για την επεξεργασία τους.

Ιδιαίτερη προσοχή αξίζει ένας τέτοιος δείκτης ρυθμό ψύξης. Αυτός ο δείκτης πρέπει να είναι εξαιρετικά έντονος για να αποφευχθεί η αποσύνθεση της υπέρ-κορεσμένης στερεής σύνθεσης. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο, όταν επιλέγετε εργαλεία ψύξης εργασίας, είναι πρώτα απ 'όλα απαραίτητο να προχωρήσετε από τους δείκτες κρίσιμης ταχύτητας.Αυτά τα δεδομένα επιβεβαιώνουν ότι κατά τη διάρκεια της σκλήρυνσης του χαλκού, οι μέγιστοι ρυθμοί ψύξης πρέπει να είναι στο διάδρομο των 500-250 μοίρες.

Οι επιβραδυνόμενες διεργασίες σε αυτό το διάστημα απαιτούν πρόωρη απελευθέρωση του σκληρυντικού και προκαλούν μείωση της δυνατότητας περαιτέρω σκλήρυνσης. Ο κρίσιμος ρυθμός ψύξης, ο οποίος επιτρέπει την επίτευξη του βέλτιστου συνδυασμού φυσικών και τεχνικών χαρακτηριστικών, αντιστοιχεί σε 30-60 g / δευτερόλεπτο για χαλκό με την προσθήκη βηρυλλίου. Για να επιτευχθεί η επιθυμητή τιμή, το κράμα συνήθως αποσβένεται σε νερό. Προκειμένου να μειωθούν οι παράμετροι της κρίσιμης ταχύτητας, συνήθως εισάγεται λίγο μικρό κοβάλτιο στο κράμα. Τα ελάχιστα πρόσθετα ενός τέτοιου μετάλλου προκαλούν αύξηση της αντίστασης του υπερψυγμένου διαλύματος. Ομοίως, οι ακαθαρσίες μαγνησίου μπορούν να επηρεάσουν την αντίσταση του χαλκού.

Οπτικά, το μπρούντζινο βηρύλλιο μοιάζει με ένα χρωματιστό κράμα, το οποίο μαζί Χρησιμοποιείται στην κατασκευή στοιχείων ελατηρίων, σύρματος, ράβδων και ορισμένων άλλων στοιχείων που απαιτούν συντήρηση διαμόρφωσης. Με συχνές παραμορφώσεις και συνεχή υπερφόρτωση, ένα τέτοιο καλώδιο έχει αυξημένη ηλεκτρική αγωγιμότητα, χρησιμοποιείται σε επαφές χαμηλής συχνότητας για την κατασκευή ηλεκτρικών συνδέσμων.

Ισχυρό μη μαγνητικό και μη σπινθηριστικό χαλκό βηρυλλίου βρήκε ευρεία εφαρμογή στην κατασκευή πένσες, σμίλες μαχαίρι, σφυριά και κλειδιά. Κράμα βέλτιστο για το χειρισμό ορισμένων εκρηκτικών ουσιών, για παράδειγμα, σε ανελκυστήρες κόκκων, πετρελαιοπηγές ή σε ανθρακωρυχεία.

Γενικευμένη χρήση κράματος για κρυογενικό εξοπλισμόεφαρμόζεται στις χαμηλότερες θερμοκρασίες. Για παράδειγμα, ψυγεία. Η συνάφεια της χρήσης χαλκού-βηρυλλίου σε αυτή την περιοχή εξηγείται από τη δύναμή του και την αυξημένη θερμική αγωγιμότητα σε αυτό το εύρος θερμοκρασίας.

Χρησιμοποιήστε τη σύνθεση για την παραγωγή σφαίρας πυροβόλων όπλων. Αν και μια τέτοια εφαρμογή είναι αρκετά ασυνήθιστη, δεδομένου ότι μια χαλύβδινη σφαίρα είναι φθηνότερη και ταυτόχρονα έχει παρόμοια χαρακτηριστικά. Το σύρμα χαλκού-βηρυλλίου διατίθεται ταυτόχρονα σε διάφορες μορφές. Μπορεί να είναι σγουρά ή επίπεδη, στρογγυλά ή τετράγωνα, διάφορα ίσια στρώματα, καθώς και ρόλοι ή κούκλα, πωλούνται.

Ενδιαφέρουσες πληροφορίες για το βηρύλλιο παρουσιάζονται στο επόμενο βίντεο.