Berylliumpronssi: koostumus, ominaisuudet ja käyttö

Katsauksessamme keskitymme kupari-berryliumseoksen, tunnetuimmin berylliumpronssin, ominaisuuksiin ja fysikaalis-kemiallisiin parametreihin. Puhutaanko tämän ainutlaatuisen koostumuksen fysikaalisista ja kemiallisista ominaisuuksista sekä laajuudesta.

Berylliumpronssi on kupari-berryliumseos, joka käsittää 0,5 - 3% berylliumia, joissain tapauksissa muita epäpuhtauksia voidaan lisätä. Berylliumpronssi tunnettu siitä, että:

1. Lisääntynyt tiheys ja lujuus yhdessä ei-magneettisten ominaisuuksien kanssa ja täydellinen kipinöinnin puuttuminen.
2. Sille voidaan suorittaa kaikenlainen käsittely - leikkaus ja muovaus.
3. Lejeerinkiä käytetään laajalti välineiden, mukaan lukien soittimet, sekä ampuma-aseiden tarkkuusinstrumenttien ja luodien valmistukseen.
4. Kupari-beryllium löysi sovellutuksensa ilmailu- ja avaruustekniikoihin.

Berylliumpronssi kuuluu ns. Dispersiokovettuvien koostumusten ryhmään. Niiden erottuva ominaisuus on seostavien aineosien liukoisuuden riippuvuus kuumennuksesta.

Kun sammutus suoritetaan kiinteän aineen yksifaasialueelta, muodostuu liiallinen määrä pääseostetun komponentin atomeja verrattuna tällaisen järjestelmän tasapainotilaan. Tuloksena olevalle konsentroidulle kiinteälle liuokselle on tunnusomaista termodynaaminen epävakaus ja taipumus hajota; tämä prosessi aktivoidaan lämpötilan noustessa. Tiivistysvaikutus selitetään saostumien hajoamisella, joka on saatu aineiden hajoamisen seurauksena.

Berylliumpronssin kemiallinen kaava on BrB2, sen koostumus kuvataan yksityiskohtaisesti nykyisessä GOST-julkaisussa.

Seos sisältää seuraavat aineosat:

• kupari 97-98%;
• beryllium 1,9 - 2,1%;
• nikkeli 0,2-0,5%;
• vähemmän kuin 0,5% lisäaineista.

Yleisimmin käytetyt kupari-berylliumyhdisteet, jotka sisältävät 2% berylliumia, samoin kuin kupari-beryllium-koboltti-seokset, joissa berylliumin osuus ei ylitä 0,8%. Ensimmäistä lejeerinkiä kutsuttiin korkeametalliseoksesta berylliumpronssiksi, toinen luokitellaan heikosti seoslaatuiseksi.

Berrylliumkuparilla on seuraavat fysikaalis-kemialliset ominaisuudet.

1. Ylihinnoiteltu sähkön ja lämmönjohtavuus. Näissä parametreissä aine on vain vähän alempi kuin kupari.
2. Lisääntynyt joustavuusraja.
3. Kipinöinnin puute mekaanisten iskujen aikana.
4. Korkeat korroosionkestävyyden, kovuuden ja väliaikaisen kestävyyden parametrit.

Kaikki nämä ominaisuudet ilmenevät maksimaalisesti kaikissa tilanteissa, jolloin berylliumpronssille tehdään erilaisia ​​käsittely- ja kovetusmenetelmiä. Esimerkiksi, kun vanhennetaan keinotekoisesti perimmäistä taipuisuutta, tällaiset aineet saavuttavat sammutuksen, joka suoritetaan noin 770 asteen lämpötilassa - tässä tilassa berylliumpronssi on erittäin kevyt.

Aineen tyypillinen vastus vastaa 450 MPa. Tämä parametri kasvaa 2 kertaa seoksen plastisen muodonmuutoksen aikana 35-50%. Seurauksena on, että vanhentamisen jälkeen, joka suoritetaan heti sammutusprosessin päätyttyä, berylliumin mekaaniset ominaisuudet nousevat erittäin suureksi.

Kupari-berylliumkoostumuksen parametrit, jotka ovat kriittisiä teollisuudelle, eivät ole kaukana rajoituksista lueteltuihin. Kaikille pronssiseoksille, joiden rakenteeseen kuuluu beryllium, on ominaista korkea lämmönkestävyys - niistä valmistetut tuotteet voivat toimia muuttamatta kykyjään lämpötiloissa, jotka ovat korkeintaan 340 celsiusastetta. Ja kun sitä lämmitetään 500 asteeseen, minkä tahansa berylliumpronssin mekaaniset ominaisuudet ja tiheys muuttuvat indikaattoreissaan täysin samoiksi kuin alumiini ja tinafosfaattikoostumukset noin +20 asteen normaalissa käyttölämpötilassa.

Tämä ominaisuus mahdollistaa berylliumpronssin käytön korkealaatuisten muotoiltujen valukappaleiden valmistukseen.

Berylliumseokset voidaan helposti työstää (leikkaaminen, juottaminen ja hitsaus). Vaikka yllä oleviin manipulointeihin liittyy joitain rajoituksia. Joten kaikki berylliumseokset olisi juotettava heti niiden mekaanisen erottamisen jälkeen. Tässä tapauksessa olisi käytettävä hopeajuotetta sekä fluxia. On tärkeää, että fluorisuolat ovat välttämättä läsnä itse vuon sisällä. Viime vuosina ns. Tyhjöjuottamisesta on tullut erittäin laajalle levinnyttä - se suoritetaan paksun flux-pinnoitteen alla. Näin ainutlaatuinen tuotteen laatu varmistetaan.

Mutta sähkökaarihitsausta ei nykyään käytännössä käytetä työskennellessä berylliumkuparin kanssa, koska sillä on merkittävä kiteytymislämpötila. Ompeleen sekä hitsaus- ja rullatyyppien hitsaus inertteissä ympäristöissä, jotka on hallittu melko täydellisellä tilavuudella. On syytä lisätä, että materiaalin erityiset mekaaniset ominaisuudet eivät salli hitsauksen suorittamista heti pronssin lämpökäsittelyn jälkeen - tämä tulisi varmasti muistaa harkittaessa tekniikkaa niiden käsittelyyn.

Erityinen huomio ansaitsee sellaisen indikaattorin kuin jäähdytysnopeus. Tämän indikaattorin tulisi olla erittäin terävä ylikyllästetyn kiinteän koostumuksen hajoamisen estämiseksi. Siksi valittaessa toimivia sammutusaineita on ensinnäkin tarpeen edetä kriittisistä nopeusindikaattoreista.Nämä tiedot vahvistavat, että pronssin kovettumisen aikana enimmäisjäähdytysnopeuden tulisi olla käytävässä 500–250 astetta.

Hidastetut prosessit tällä aikavälillä edellyttävät kovetteen varhaista vapautumista ja aiheuttavat heikentyneen kyvyn kovettua edelleen. Kriittinen jäähdytysnopeus, joka mahdollistaa fysikaalisten ja teknisten ominaisuuksien optimaalisen yhdistelmän saavuttamisen, vastaa 30 - 60 g / s kuparille lisäämällä berylliumia. Halutun arvon saavuttamiseksi seos tukahdutetaan yleensä vedessä. Kriittisten nopeusparametrien vähentämiseksi seokseen lisätään yleensä vähän kobolttia. Tällaisen metallin vähimmäislisäaineet lisäävät jäähdytetyn liuoksen kestävyyttä. Samoin magnesiumin epäpuhtaudet voivat vaikuttaa pronssin kestävyyteen.

Visuaalisesti berylliumpronssi näyttää värilliseltä seokselta, joka yhdessä Sitä käytetään jousielementtien, vaijerien, tankojen ja joidenkin muiden elementtien, jotka vaativat konfiguraation säilyttämistä, valmistuksessa. Useilla muodonmuutoksilla ja jatkuvilla ylikuormituksilla sellainen johdin on lisännyt sähkönjohtavuutta, sitä käytetään matalataajuisissa koskettimissa sähköliittimien valmistukseen.

Vahva ei-magneettinen ja kipinöimätön berylliumkupari löydettiin laaja sovellus pihdien, veitsitalttojen, vasara- ja jakoavainten valmistukseen. metalliseos ihanteellinen tiettyjen räjähtävien aineiden käsittelyynesimerkiksi viljahississä, öljyporauslautoissa tai hiilikaivoksissa.

Seoksen laaja käyttö kryogeenisille laitteillelevitetään alhaisimpiin lämpötiloihin. Esimerkiksi jääkaapit. Kupari-berylliumin käytön merkitys tällä alueella selitetään sen lujuudella ja lisääntyneellä lämmönjohtavuudella tällä lämpötila-alueella.

Käytä koostumusta ampuma-aseiden luotiin. Vaikka tällainen sovellus on melko epätavallinen, koska teräsluoti on halvempaa ja samalla ominaisuuksiltaan melko samanlainen. Kupari-berylliumlankaa on saatavana useassa muodossa kerralla. Se voi olla kihara tai litteä, pyöreä tai neliö, myytävänä on useita suoria kerroksia, kuten myös keloja tai virkoja.

Mielenkiintoisia tietoja berylliumista esitetään seuraavassa videossa.