Bronze au béryllium: composition, propriétés et application

Dans notre revue, nous nous attarderons sur les caractéristiques et les paramètres physicochimiques de l'alliage cuivre-berrylium, mieux connu sous le nom de bronze au béryllium. Parlons des caractéristiques physiques et chimiques, ainsi que de la portée de cette composition unique.

Le bronze au béryllium est un alliage cuivre-berrylium, contenant de 0,5 à 3% de béryllium, dans certains cas, d'autres impuretés peuvent être ajoutées. Bronze au béryllium différent:

1. Augmentation de la densité et de la résistance en combinaison avec des caractéristiques non magnétiques et l'absence totale d'étincelles.
2. Il est capable de subir tout type de traitement - découpe et moulage.
3. L'alliage est largement utilisé pour la fabrication d'instruments, notamment d'instruments de musique, ainsi que d'instruments de haute précision et de balles pour armes à feu.
4. Le cuivre-béryllium a trouvé son application dans les technologies aérospatiales.

Le bronze au béryllium appartient au groupe des compositions dites à durcissement par dispersion. Leur caractéristique distinctive est la dépendance de la solubilité des ingrédients d'alliage au chauffage.

Lorsque la trempe est effectuée à partir d'une région monophasique dans le solide, un nombre excessif d'atomes du composant d'alliage principal est formé en comparaison avec l'état d'équilibre d'un tel système. La solution solide concentrée résultante se caractérise par une instabilité thermodynamique et une tendance à la décomposition; ce processus est activé avec une augmentation du niveau de température. L'effet de compactage s'explique par la dispersion des précipités obtenus suite à la décomposition des substances.

La formule chimique du bronze au béryllium est le BrB2, sa composition est décrite en détail dans le GOST actuel.

L'alliage comprend les ingrédients suivants:

• cuivre 97-98%;
• béryllium 1,9-2,1%;
• nickel 0,2-0,5%;
• moins de 0,5% d'additifs.

Les composés cuivre-béryllium les plus couramment utilisés contenant 2% de béryllium, ainsi que les alliages cuivre-béryllium-cobalt, où le pourcentage de béryllium ne dépasse pas 0,8%. Le premier alliage était appelé bronze au béryllium fortement allié, le second est classé comme un alliage faiblement allié.

Le cuivre au béryllium présente les caractéristiques physicochimiques suivantes.

1. Conductivité électrique et thermique hors de prix. Dans ces paramètres, la substance n'est que légèrement inférieure au cuivre.
2. Augmentation de la limite élastique.
3. Absence d'étincelles lors de chocs mécaniques.
4. Paramètres élevés de résistance à la corrosion, de dureté et de résistance temporaire.

Toutes ces caractéristiques se manifestent au maximum pour tous les moments où le bronze au béryllium est soumis à diverses méthodes de traitement et de durcissement. Par exemple, lors du vieillissement artificiel de la ductilité ultime, ces substances atteignent après trempe, qui est effectuée à une température d'environ 770 degrés - dans cet état, le bronze au béryllium est extrêmement léger.

La résistance typique de la substance correspond à 450 MPa. Ce paramètre augmente 2 fois lors de la déformation plastique de l'alliage de 35 à 50%. En conséquence, après le vieillissement, qui est effectué immédiatement après la fin du processus de trempe, les propriétés mécaniques du béryllium deviennent extrêmement élevées.

Les paramètres de la composition cuivre-béryllium critiques pour l'industrie sont loin d'être limités à ceux listés. Tous les alliages de bronze, dont la structure comprend du béryllium, sont caractérisés par une résistance élevée à la chaleur - les produits fabriqués à partir d'eux peuvent fonctionner sans changer leurs capacités à des températures allant jusqu'à 340 degrés Celsius. Et lorsqu'ils sont chauffés à 500 degrés, les propriétés mécaniques et la densité de tous les bronzes au béryllium deviennent complètement identiques dans leurs indicateurs à l'aluminium, ainsi que les compositions d'étain-phosphate à une température de fonctionnement standard d'environ +20 degrés.

Cette propriété permet d'utiliser du bronze au béryllium pour la production de pièces moulées de la plus haute qualité.

Les alliages de béryllium peuvent être facilement usinés (découpe, brasage et soudage). Bien qu'il existe certaines restrictions sur les manipulations ci-dessus. Ainsi, tous les alliages de béryllium doivent être soudés dès la fin de leur décapage mécanique. Dans ce cas, la soudure à l'argent ainsi que le flux doivent être utilisés. Il est important que les sels de fluorure soient nécessairement présents dans le flux lui-même. Ces dernières années, le soi-disant brasage sous vide est devenu très répandu - il est effectué sous une épaisse couche de flux. Ainsi, une qualité de produit unique est assurée.

Mais le soudage à l'arc électrique aujourd'hui n'est pratiquement pas utilisé lorsque l'on travaille avec du cuivre au béryllium, car il a un intervalle thermique de cristallisation important. Soudage de suture, ainsi que de type spot et roller dans des environnements inertes maîtrisés dans un volume assez complet. Il convient d'ajouter que les caractéristiques mécaniques spécifiques du matériau ne permettent pas d'effectuer le soudage immédiatement après le traitement thermique du bronze - cela doit certainement être rappelé lors de l'examen de la technologie pour les traiter.

Une attention particulière mérite un indicateur tel que taux de refroidissement. Cet indicateur doit être extrêmement net pour éviter la décomposition de la composition solide sursaturée. C'est pourquoi, lors de la sélection de supports de trempe en état de marche, il est tout d'abord nécessaire de partir d'indicateurs de vitesse critiques.Ces données confirment que pendant le durcissement du bronze, les vitesses de refroidissement maximales devraient être dans le couloir de 500-250 degrés.

Les processus ralentis dans cet intervalle entraînent une libération précoce du durcisseur et entraînent une diminution de la capacité de durcir davantage. La vitesse de refroidissement critique, qui permet d'obtenir la combinaison optimale de caractéristiques physiques et techniques, correspond à 30-60 g / seconde pour le cuivre avec l'ajout de béryllium. Pour atteindre la valeur souhaitée, l'alliage est généralement trempé dans l'eau. Afin de réduire les paramètres de vitesse critiques, un peu de cobalt est généralement introduit dans l'alliage. Un minimum d'additifs d'un tel métal provoque une augmentation de la résistance de la solution surfondue. De même, les impuretés de magnésium peuvent affecter la résistance du bronze.

Visuellement, le bronze au béryllium ressemble à un alliage coloré, qui ensemble Il est utilisé dans la fabrication d'éléments à ressort, de fils, de tiges et de certains autres éléments qui nécessitent une préservation de la configuration. Avec des déformations fréquentes et des surcharges constantes, un tel fil présente une conductivité électrique accrue, il est utilisé dans les contacts basse fréquence pour la fabrication de connecteurs électriques.

Cuivre de béryllium solide, non magnétique et non étincelant trouve une large application dans la fabrication de pinces, ciseaux à couteaux, marteaux et clés. Alliage optimal pour manipuler certaines substances explosives, par exemple, dans les silos à grains, les plates-formes pétrolières ou dans les mines de charbon.

Utilisation généralisée de l'alliage pour équipements cryogéniquesappliqué aux températures les plus basses. Par exemple, les réfrigérateurs. La pertinence de l'utilisation du cuivre-béryllium dans ce domaine s'explique par sa résistance et sa conductivité thermique accrue dans cette plage de température.

Utiliser la composition pour la production de balles d'armes à feu. Bien qu'une telle application soit assez inhabituelle, car une balle en acier est moins chère et a en même temps des caractéristiques assez similaires. Le fil de cuivre-béryllium est disponible sous plusieurs formes à la fois. Il peut être bouclé ou plat, rond ou carré, diverses couches droites, ainsi que des bobines ou des écheveaux, sont en vente.

Des informations intéressantes sur le béryllium sont présentées dans la vidéo suivante.