Bronce de berilio: composición, propiedades y aplicación.

En nuestra revisión, nos detendremos en las características y parámetros fisicoquímicos de la aleación de cobre y berrylium, mejor conocida como bronce de berilio. Hablemos de las características físicas y químicas, así como del alcance de esta composición única.

El bronce de berilio es una aleación de cobre-berilio, que comprende de 0.5 a 3% de berilio, en algunos casos se pueden agregar otras impurezas. Bronce berilio diferente:

1. Mayor densidad y resistencia en combinación con características no magnéticas y la ausencia total de chispas.
2. Puede someterse a cualquier tipo de procesamiento: corte y moldeo.
3. La aleación es ampliamente utilizada para la fabricación de instrumentos, incluidos instrumentos musicales, así como instrumentos de alta precisión y balas para armas de fuego.
4. El cobre-berilio encontró su aplicación en tecnologías aeroespaciales.

El bronce de berilio pertenece al grupo de las denominadas composiciones de endurecimiento por dispersión.. Su característica distintiva es la dependencia de la solubilidad de los ingredientes de aleación en el calentamiento.

Cuando el enfriamiento se realiza desde una región monofásica en el sólido, se forma un número excesivo de átomos del componente de aleación principal en comparación con el estado de equilibrio de dicho sistema. La solución sólida concentrada resultante se caracteriza por la inestabilidad termodinámica y una tendencia a la descomposición; este proceso se activa con un aumento en el nivel de temperatura. El efecto de compactación se explica por la dispersión de los precipitados obtenidos como resultado de la descomposición de las sustancias.

La fórmula química del bronce de berilio es BrB2, su composición se describe en detalle en el GOST actual.

La aleación incluye los siguientes ingredientes:

• cobre 97-98%;
• berilio 1.9-2.1%;
• níquel 0.2-0.5%;
• menos del 0.5% de aditivos.

Los compuestos de cobre-berilio más utilizados que contienen 2% de berilio, así como aleaciones de cobre-berilio-cobalto, donde el porcentaje de berilio no supera el 0,8%. La primera aleación se llamó bronce de berilio de alta aleación, la segunda se clasifica como de baja aleación.

El cobre de berilio tiene las siguientes características fisicoquímicas.

1. Sobrevalorado conductividad eléctrica y térmica. En estos parámetros, la sustancia es solo ligeramente inferior al cobre.
2. Aumento del límite elástico.
3. Falta de chispas durante choques mecánicos.
4. Altos parámetros de resistencia a la corrosión, dureza y resistencia temporal.

Todas estas características se manifiestan al máximo para todos los momentos en que el bronce de berilio se somete a diversos métodos de procesamiento y endurecimiento. Por ejemplo, cuando envejece artificialmente la ductilidad final, tales sustancias alcanzan después del enfriamiento, que se lleva a cabo a una temperatura de aproximadamente 770 grados; en este estado, el bronce de berilio es extremadamente ligero.

La resistencia típica de la sustancia corresponde a 450 MPa. Este parámetro aumenta 2 veces durante la deformación plástica de la aleación en un 35-50%. Como resultado, después del envejecimiento, que se realiza inmediatamente después de que se completa el proceso de enfriamiento, las propiedades mecánicas del berilio se vuelven extremadamente altas.

Los parámetros de composición de cobre-berilio que son críticos para la industria están lejos de limitarse a los enumerados. Todas las aleaciones de bronce, cuya estructura incluye berilio, se caracterizan por una alta resistencia al calor: los productos fabricados a partir de ellas pueden funcionar sin cambiar sus capacidades a temperaturas de hasta 340 grados Celsius. Y cuando se calienta a 500 grados, las propiedades mecánicas y la densidad de los bronces de berilio se vuelven completamente idénticas en sus indicadores al aluminio, así como a las composiciones de fosfato de estaño a una temperatura de funcionamiento estándar de aproximadamente +20 grados.

Esta propiedad permite el uso de bronce de berilio para la producción de piezas moldeadas de la más alta calidad.

Las aleaciones de berilio se pueden mecanizar fácilmente (corte, soldadura fuerte y soldadura). Aunque hay algunas restricciones en las manipulaciones anteriores. Por lo tanto, cualquier aleación de berilio debe soldarse inmediatamente después de completar su extracción mecánica. En este caso, se debe usar soldadura de plata, así como fundente. Es importante que las sales de fluoruro estén necesariamente presentes en el flujo mismo. En los últimos años, la denominada soldadura al vacío se ha generalizado: se realiza bajo una gruesa capa de fundente. Por lo tanto, se garantiza una calidad de producto única.

Pero la soldadura por arco eléctrico hoy en día prácticamente no se usa cuando se trabaja con cobre berilio, ya que tiene un intervalo térmico de cristalización significativo. Soldadura de suturas, así como tipos de puntos y rodillos en entornos inertes dominados en un volumen bastante completo. Vale la pena agregar que las características mecánicas específicas del material no permiten que la soldadura se realice inmediatamente después del tratamiento térmico del bronce; esto ciertamente debe recordarse cuando se considera la tecnología para procesarlos.

Especial atención merece un indicador como velocidad de enfriamiento Este indicador debe ser extremadamente agudo para evitar la descomposición de la composición sólida sobresaturada. Es por eso que, al seleccionar medios de enfriamiento que funcionan, primero es necesario proceder de los indicadores críticos de velocidad.Estos datos confirman que durante el endurecimiento del bronce, las velocidades máximas de enfriamiento deben estar en el corredor de 500-250 grados.

Los procesos lentos en este intervalo implican la liberación temprana del endurecedor y causan una disminución en la capacidad de endurecerse aún más. La velocidad crítica de enfriamiento, que permite lograr la combinación óptima de características físicas y técnicas, corresponde a 30-60 g / segundo para el cobre con la adición de berilio. Para lograr el valor deseado, la aleación generalmente se enfría en agua. Para reducir los parámetros críticos de velocidad, generalmente se introduce un poco de cobalto en la aleación. Los aditivos mínimos de dicho metal causan un aumento en la resistencia de la solución sobreenfriada. Del mismo modo, las impurezas de magnesio pueden afectar la resistencia del bronce.

Visualmente, el bronce de berilio se parece a una aleación coloreada, que en conjunto Se utiliza en la fabricación de elementos de resorte, alambre, varillas y algunos otros elementos que requieren preservación de la configuración. Con deformaciones frecuentes y sobrecargas constantes, dicho cable tiene una conductividad eléctrica aumentada, se usa en contactos de baja frecuencia para la fabricación de conectores eléctricos.

Cobre de berilio fuerte, no magnético y sin chispas. encontró amplia aplicación en la fabricación de alicates, cinceles, martillos y llaves. Aleación óptimo para manipular ciertas sustancias explosivas, por ejemplo, en elevadores de granos, plataformas petroleras o en minas de carbón.

Uso generalizado de aleaciones para equipos criogénicosaplicado a las temperaturas más bajas. Por ejemplo, refrigeradores. La relevancia del uso de cobre-berilio en esta área se explica por su resistencia y el aumento de la conductividad térmica en este rango de temperatura.

Usar composición para la producción de balas de arma de fuego. Aunque tal aplicación es bastante inusual, ya que una bala de acero es más barata y al mismo tiempo tiene características bastante similares. El alambre de cobre-berilio está disponible en varias formas a la vez. Puede ser rizado o plano, redondo o cuadrado, se venden varias capas rectas, así como bobinas o madejas.

En el siguiente video se presenta información interesante sobre el berilio.