Beryllium-brons: samenstelling, eigenschappen en toepassing

In onze review zullen we stilstaan ​​bij de kenmerken en fysicochemische parameters van de koper-berryliumlegering, beter bekend als berylliumbrons. Laten we het hebben over de fysische en chemische kenmerken, evenals de reikwijdte van deze unieke compositie.

Beryllium-brons is een koper-berrylium-legering, bestaande uit 0,5 tot 3% beryllium, in sommige gevallen kunnen andere onzuiverheden worden toegevoegd. Beryllium-brons anders:

1. Verhoogde dichtheid en sterkte in combinatie met niet-magnetische eigenschappen en het volledig ontbreken van vonken.
2. Het kan elk type bewerking ondergaan - snijden en gieten.
3. Legering wordt veel gebruikt voor de vervaardiging van instrumenten, waaronder muziekinstrumenten, maar ook voor precisie-instrumenten en kogels voor vuurwapens.
4. Koperberyllium vond zijn toepassing in ruimtevaarttechnologieën.

Berylliumbrons behoort tot de groep van zogenaamde dispersiehardende samenstellingen. Hun onderscheidende kenmerk is de afhankelijkheid van de oplosbaarheid van de legeringsingrediënten van verwarming.

Wanneer uitdoving wordt uitgevoerd vanuit een enkelfasig gebied in de vaste stof, wordt een overmatig aantal atomen van de belangrijkste legeringscomponent gevormd in vergelijking met de evenwichtstoestand van een dergelijk systeem. De resulterende geconcentreerde vaste oplossing wordt gekenmerkt door thermodynamische instabiliteit en een neiging tot ontbinding; dit proces wordt geactiveerd met een verhoging van het temperatuurniveau. Het verdichtingseffect wordt verklaard door de dispersie van de door de afbraak van stoffen verkregen neerslag.

De chemische formule van berylliumbrons is BrB2, de samenstelling wordt in detail beschreven in de huidige GOST.

De legering bevat de volgende ingrediënten:

• koper 97-98%;
• beryllium 1,9-2,1%;
• nikkel 0,2-0,5%;
• minder dan 0,5% additieven.

De meest gebruikte koper-berylliumverbindingen die 2% beryllium bevatten, evenals koper-beryllium-kobaltlegeringen, waarbij het percentage beryllium niet hoger is dan 0,8%. De eerste legering heette hooggelegeerd berylliumbrons, de tweede is geclassificeerd als een laaggelegeerde kwaliteit.

Beryllium-koper heeft de volgende fysisch-chemische kenmerken.

1. Te dure elektrische en thermische geleidbaarheid. Bij deze parameters is de stof slechts in geringe mate inferieur aan koper.
2. Verhoogde elastische limiet.
3. Gebrek aan vonken tijdens mechanische schokken.
4. Hoge parameters van corrosiebestendigheid, hardheid en tijdelijke weerstand.

Al deze kenmerken komen maximaal tot uiting voor alle momenten waarop berylliumbrons wordt onderworpen aan verschillende verwerkings- en hardingsmethoden. Wanneer de uiteindelijke ductiliteit bijvoorbeeld kunstmatig wordt verouderd, bereiken dergelijke stoffen na blussen, wat wordt uitgevoerd bij een temperatuur van ongeveer 770 graden - in deze staat is berylliumbrons extreem lichtgewicht.

De typische weerstand van de stof komt overeen met 450 MPa. Deze parameter neemt 2 keer toe tijdens plastische vervorming van de legering met 35-50%. Als resultaat worden de mechanische eigenschappen van beryllium na veroudering, die onmiddellijk wordt uitgevoerd nadat het afschrikproces is voltooid, extreem hoog.

De parameters van de samenstelling van koper-beryllium die van cruciaal belang zijn voor de industrie, zijn verre van beperkt tot de vermelde. Alle bronzen legeringen, waarvan de structuur beryllium omvat, worden gekenmerkt door een hoge hittebestendigheid - daaruit vervaardigde producten kunnen functioneren zonder hun capaciteiten te veranderen bij temperaturen tot 340 graden Celsius. En wanneer verwarmd tot 500 graden, worden de mechanische eigenschappen en dichtheid van alle berylliumbronzen volledig identiek in hun indicatoren voor aluminium, evenals tin-fosfaatsamenstellingen bij een standaard bedrijfstemperatuur van ongeveer +20 graden.

Deze eigenschap maakt het gebruik van berylliumbrons mogelijk voor de productie van vormstukken van de hoogste kwaliteit.

Berylliumlegeringen kunnen gemakkelijk worden bewerkt (snijden, solderen en lassen). Hoewel er enkele beperkingen zijn voor de bovenstaande manipulaties. Dus alle berylliumlegeringen moeten onmiddellijk na voltooiing van hun mechanische strippen worden gesoldeerd. In dit geval moet zilversoldeer en flux worden gebruikt. Het is belangrijk dat fluoridezouten noodzakelijkerwijs aanwezig zijn in de flux zelf. In de afgelopen jaren is het zogenaamde vacuüm-solderen zeer wijdverbreid geworden - het wordt uitgevoerd onder een dikke laag flux. Zo wordt een unieke productkwaliteit gegarandeerd.

Maar elektrisch booglassen wordt tegenwoordig praktisch niet gebruikt bij het werken met berylliumkoper, omdat het een aanzienlijk thermisch kristallisatie-interval heeft. Lassen van hechtdraad, evenals punt- en roltypes in inerte omgevingen onder de knie in een redelijk compleet volume. Het is de moeite waard hieraan toe te voegen dat de specifieke mechanische eigenschappen van het materiaal het niet mogelijk maken om onmiddellijk na de warmtebehandeling van brons te lassen - dit moet zeker in gedachten worden gehouden bij het overwegen van de technologie voor de verwerking ervan.

Speciale aandacht verdient zo'n indicator als koelsnelheid. Deze indicator moet extreem scherp zijn om de ontleding van de oververzadigde vaste stof te voorkomen. Daarom is het bij het selecteren van werkende blusmiddelen allereerst nodig om uit te gaan van kritische snelheidsindicatoren.Deze gegevens bevestigen dat tijdens het uitharden van brons de maximale koelsnelheden in de gang van 500-250 graden moeten zijn.

Vertraagde processen in dit interval brengen een vroege afgifte van de verharder met zich mee en verminderen het vermogen om verder te harden. De kritische afkoelsnelheid, die het mogelijk maakt om de optimale combinatie van fysieke en technische kenmerken te bereiken, komt overeen met 30-60 g / seconde voor koper met toevoeging van beryllium. Om de gewenste waarde te bereiken, wordt de legering meestal in water afgeschrikt. Om de kritische snelheidsparameters te verminderen, wordt meestal een beetje kobalt in de legering gebracht. Minimale toevoegingen van een dergelijk metaal veroorzaken een verhoging van de weerstand van de onderkoelde oplossing. Evenzo kunnen magnesiumverontreinigingen de weerstand van brons beïnvloeden.

Visueel ziet berylliumbrons eruit als een gekleurde legering, die samen Het wordt gebruikt bij de vervaardiging van veerelementen, draad, staven en enkele andere elementen die configuratiebehoud vereisen. Bij frequente vervormingen en constante overbelasting heeft een dergelijke draad een verhoogde elektrische geleidbaarheid en wordt hij gebruikt in laagfrequente contacten voor de vervaardiging van elektrische connectoren.

Sterk niet-magnetisch en vonkvrij beryllium-koper vond brede toepassing bij de vervaardiging van tangen, mesbeitels, hamers en sleutels. Legering optimaal voor het hanteren van bepaalde explosieve stoffenbijvoorbeeld in graanelevatoren, booreilanden of in kolenmijnen.

Wijdverbreid gebruik van legering voor cryogene apparatuurtoegepast bij de meest verlaagde temperaturen. Bijvoorbeeld koelkasten. De relevantie van het gebruik van koperberyllium in dit gebied wordt verklaard door zijn sterkte en verhoogde thermische geleidbaarheid in dit temperatuurbereik.

Gebruik compositie voor de productie van vuurwapenkogels. Hoewel een dergelijke toepassing vrij ongebruikelijk is, omdat een stalen kogel goedkoper is en tegelijkertijd vrij vergelijkbare kenmerken heeft. Koper-berylliumdraad is in verschillende vormen tegelijk verkrijgbaar. Het kan gekruld of plat zijn, rond of vierkant, verschillende rechte lagen, evenals spoelen of strengen, zijn te koop.

Interessante informatie over beryllium wordt gepresenteerd in de volgende video.