Берилиев бронз: състав, свойства и приложение

В нашия преглед ще се спрем на характеристиките и физикохимичните параметри на медно-берилиевата сплав, по-известна като берилиев бронз. Нека поговорим за физичните и химичните характеристики, както и за обхвата на този уникален състав.

Берилиевият бронз е медно-берилиева сплав, съдържащ от 0,5 до 3% берилий, в някои случаи могат да се добавят други примеси. Берилиев бронз характеризиращ се с:

1. Повишена плътност и здравина в комбинация с немагнитни характеристики и пълното отсъствие на искри.
2. Той е в състояние да се подложи на всякакъв вид обработка - рязане и формоване.
3. Сплавът се използва широко за производството на инструменти, включително музикални инструменти, както и високоточни инструменти и куршуми за огнестрелно оръжие.
4. Мед-берилият намери приложение в аерокосмическите технологии.

Берилиевият бронз принадлежи към групата на така наречените дисперсионно-втвърдителни състави, Тяхната отличителна характеристика е зависимостта на разтворимостта на легиращите съставки от нагряването.

Когато закаляването се извършва от еднофазен участък в твърдото вещество, се формира прекомерен брой атоми на основния легиращ компонент в сравнение със състоянието на равновесие на такава система. Полученият концентриран твърд разтвор се характеризира с термодинамична нестабилност и склонност към разлагане; този процес се активира с повишаване на температурното ниво. Ефектът на уплътняване се обяснява с дисперсията на утайките, получени в резултат на разлагането на веществата.

Химичната формула на берилиевия бронз е BrB2, неговият състав е описан подробно в сегашния GOST.

Сплавта включва следните съставки:

• мед 97-98%;
• берилий 1.9-2.1%;
• никел 0,2-0,5%;
• по-малко от 0,5% добавки.

Най-често използваните медно-берилиеви съединения, съдържащи 2% берилий, както и медно-берилиево-кобалтови сплави, където процентът на берилий не надвишава 0,8%. Първата сплав беше наречена високолегиран берилиев бронз, втората е класифицирана като нисколегиран клас.

Берилиевата мед има следните физикохимични характеристики.

1. Свръхценена електрическа и топлопроводимост. По тези параметри веществото е само малко по-ниско от медта.
2. Увеличена граница на еластичност.
3. Липса на искри по време на механични удари.
4. Високи параметри на устойчивост на корозия, твърдост и временна устойчивост.

Всички тези характеристики се проявяват максимално за всички моменти, когато берилиевият бронз е подложен на различни методи за обработка и втвърдяване. Например при изкуствено стареене на крайната пластичност такива вещества достигат след гасенето, което се извършва при температура от около 770 градуса - в това състояние берилиевият бронз е изключително лек.

Типичната устойчивост на веществото съответства на 450 MPa. Този параметър се увеличава 2 пъти по време на пластичната деформация на сплавта с 35-50%. В резултат на това, след стареене, което се извършва веднага след приключване на процеса на закаляване, механичните свойства на берилия стават изключително високи.

Параметрите на медно-берилиевия състав, които са критични за промишлеността, далеч не се ограничават до изброените. Всички бронзови сплави с берилий в своята структура се характеризират с висока топлоустойчивост - продуктите, направени от тях, могат да функционират, без да променят възможностите си при температури до 340 градуса по Целзий. А при нагряване до 500 градуса, механичните свойства и плътността на всички берилиеви бронзи стават напълно идентични по своите показатели с алуминиевите, както и калаено-фосфатните композиции при стандартна работна температура около +20 градуса.

Това свойство позволява използването на берилиев бронз за производството на оформени отливки с най-високо качество.

Берилиевите сплави могат лесно да бъдат обработени (рязане, спояване и заваряване). Въпреки че има някои ограничения за горните манипулации. Така че всички берилиеви сплави трябва да бъдат запоени веднага след приключване на механичното им отстраняване. В този случай трябва да се използва сребърна спойка, както и флюс. Важно е флуоридните соли задължително да присъстват в самия флюс. През последните години така нареченото вакуумно спояване стана много широко разпространено - то се извършва под плътно покритие от флюс. По този начин се гарантира уникално качество на продукта.

Но електрическата дъгова заварка днес практически не се използва при работа с берилиева мед, тъй като има значителен термичен интервал на кристализация. Заваряване на конци, както и точкови и ролкови типове в инертна среда, овладяна в доста пълен обем. Заслужава да се добави, че специфичните механични характеристики на материала не позволяват заваряването да се извършва веднага след топлинната обработка на бронз - това със сигурност трябва да се помни, когато се обмисля технологията за обработката им.

Специално внимание заслужава такъв показател като скорост на охлаждане. Този индикатор трябва да бъде изключително остър, за да се предотврати разлагането на пренаситения твърд състав. Ето защо при избора на работеща среда за гасене на първо място е необходимо да се пристъпи към критичните индикатори за скорост.Тези данни потвърждават, че по време на втвърдяването на бронз, максималните скорости на охлаждане трябва да бъдат в коридора от 500-250 градуса.

Забавените процеси в този интервал водят до ранно освобождаване на втвърдителя и причиняват намаляване на способността за по-нататъшно втвърдяване. Критичната скорост на охлаждане, която позволява да се постигне оптималната комбинация от физически и технически характеристики, съответства на 30-60 g / секунда за мед с добавяне на берилий. За да се постигне желаната стойност, сплавта обикновено се гаси във вода. За да се намалят критичните параметри на скоростта, обикновено в сплавта се въвежда малко кобалт. Минималните добавки на такъв метал причиняват увеличаване на съпротивлението на разхладения разтвор. По същия начин примесите на магнезий могат да повлияят на съпротивлението на бронза.

Визуално, берилиевият бронз изглежда като цветна сплав, която заедно Използва се при производството на пружинни елементи, тел, пръти и някои други елементи, които изискват запазване на конфигурацията. При чести деформации и постоянни претоварвания такъв проводник има повишена електрическа проводимост, той се използва в нискочестотни контакти за производството на електрически конектори.

Силна немагнитна и искряща берилиева мед намери широко приложение в производството на клещи, длета на ножове, чукове и гаечни ключове. сплав оптимално за работа с определени експлозивни веществанапример в елеватори за зърно, петролни платформи или въглищни мини.

Широка употреба на сплав за криогенно оборудванеприлага се при най-ниски температури. Например хладилници. Уместността на използването на мед-берилий в тази област се обяснява с неговата здравина и повишена топлопроводимост в този температурен диапазон.

Използвайте състав за производство на куршуми с огнестрелно оръжие. Въпреки че такова приложение е доста необичайно, тъй като стоманеният куршум е по-евтин и в същото време има доста сходни характеристики. Медно-берилиевата жица се предлага в няколко форми едновременно. Тя може да бъде къдрава или плоска, кръгла или квадратна, в продажба се продават различни прави слоеве, както и серпентини или кожи.

Интересна информация за берилия е представена в следващото видео.