Bronze de berílio: composição, propriedades e aplicação

Em nossa revisão, abordaremos as características e os parâmetros físico-químicos da liga de cobre-berílio, mais conhecida como bronze de berílio. Vamos falar sobre as características físicas e químicas, bem como o escopo desta composição única.

O bronze de berílio é uma liga de cobre-berílio, compreendendo de 0,5 a 3% de berílio, em alguns casos outras impurezas podem ser adicionadas. Bronze de berílio diferente:

1. Maior densidade e força em combinação com características não magnéticas e a completa ausência de faíscas.
2. É capaz de sofrer qualquer tipo de processamento - corte e moldagem.
3. A liga é amplamente utilizada na fabricação de instrumentos, incluindo instrumentos musicais, bem como instrumentos e balas de alta precisão para armas de fogo.
4. O cobre-berílio encontrou sua aplicação em tecnologias aeroespaciais.

O bronze de berílio pertence ao grupo das chamadas composições de endurecimento por dispersão. Sua característica distintiva é a dependência da solubilidade dos ingredientes de liga no aquecimento.

Quando a têmpera é realizada a partir de uma região monofásica no sólido, um número excessivo de átomos do componente de liga principal é formado em comparação com o estado de equilíbrio de tal sistema. A solução sólida concentrada resultante é caracterizada por instabilidade termodinâmica e tendência à decomposição; esse processo é ativado com um aumento no nível de temperatura. O efeito de compactação é explicado pela dispersão dos precipitados obtidos como resultado da decomposição de substâncias.

A fórmula química do bronze de berílio é BrB2, sua composição é descrita em detalhes no atual GOST.

A liga inclui os seguintes ingredientes:

• cobre 97-98%;
• berílio 1,9-2,1%;
• níquel 0,2-0,5%;
• menos de 0,5% de aditivos.

Os compostos de cobre-berílio mais comumente usados ​​que contêm 2% de berílio, bem como ligas de cobre-berílio-cobalto, em que a porcentagem de berílio não excede 0,8%. A primeira liga foi chamada de bronze de berílio de alta liga, a segunda é classificada como de baixa liga.

O cobre-berílio possui as seguintes características físico-químicas.

1. Condutividade elétrica e térmica muito cara. Nestes parâmetros, a substância é apenas ligeiramente inferior ao cobre.
2. Limite elástico aumentado.
3. Falta de faísca durante choques mecânicos.
4. Altos parâmetros de resistência à corrosão, dureza e resistência temporária.

Todas essas características são manifestadas ao máximo para todos os momentos em que o bronze de berílio é submetido a vários métodos de processamento e endurecimento. Por exemplo, ao envelhecer artificialmente a ductilidade final, essas substâncias atingem após a têmpera, que é realizada a uma temperatura de cerca de 770 graus - nesse estado, o bronze de berílio é extremamente leve.

A resistência típica da substância corresponde a 450 MPa. Este parâmetro aumenta 2 vezes durante a deformação plástica da liga em 35-50%. Como resultado, após o envelhecimento, que é realizado imediatamente após o término do processo de resfriamento, as propriedades mecânicas do berílio se tornam extremamente altas.

Os parâmetros da composição de cobre-berílio, críticos para a indústria, estão longe de se limitar aos listados. Todas as ligas de bronze, cuja estrutura inclui berílio, são caracterizadas por alta resistência ao calor - os produtos feitos a partir delas podem funcionar sem alterar suas capacidades em temperaturas de até 340 graus Celsius. E quando aquecidos a 500 graus, as propriedades mecânicas e a densidade de qualquer bronzeado de berílio se tornam completamente idênticas em seus indicadores ao alumínio, assim como as composições de fosfato de estanho a uma temperatura operacional padrão de cerca de + 20 graus.

Esta propriedade permite o uso de bronze de berílio na produção de peças fundidas moldadas da mais alta qualidade.

As ligas de berílio podem ser facilmente usinadas (corte, brasagem e soldagem). Embora existam algumas restrições nas manipulações acima. Portanto, todas as ligas de berílio devem ser soldadas imediatamente após a remoção mecânica. Nesse caso, a solda de prata, bem como o fluxo, devem ser usados. É importante que os sais de fluoreto estejam necessariamente presentes no próprio fluxo. Nos últimos anos, a chamada brasagem a vácuo tornou-se muito difundida - é realizada sob uma espessa camada de fluxo. Assim, é garantida uma qualidade única do produto.

Hoje, porém, a soldagem a arco elétrico praticamente não é usada quando se trabalha com cobre-berílio, pois possui um intervalo térmico de cristalização significativo. Soldagem de sutura, bem como tipos de pontos e rolos em ambientes inertes, dominados em um volume bastante completo. Vale acrescentar que as características mecânicas específicas do material não permitem que a soldagem seja realizada imediatamente após o tratamento térmico do bronze - isso certamente deve ser lembrado ao considerar a tecnologia para processá-los.

Atenção especial merece um indicador como taxa de resfriamento. Este indicador deve ser extremamente preciso para evitar a decomposição da composição sólida supersaturada. É por isso que, ao selecionar a mídia de atenuação de trabalho, é necessário, em primeiro lugar, proceder a partir de indicadores críticos de velocidade.Esses dados confirmam que durante o endurecimento do bronze, as taxas máximas de resfriamento devem estar no corredor de 500 a 250 graus.

Processos lentos nesse intervalo envolvem a liberação precoce do endurecedor e causam uma diminuição na capacidade de endurecer ainda mais. A taxa crítica de resfriamento, que permite obter a combinação ideal de características físicas e técnicas, corresponde a 30-60 g / segundo para o cobre com a adição de berílio. Para atingir o valor desejado, a liga geralmente é temperada em água. Para reduzir os parâmetros críticos de velocidade, geralmente é introduzido um pouco de cobalto na liga. Os aditivos mínimos desse metal causam um aumento na resistência da solução super-resfriada. Da mesma forma, as impurezas de magnésio podem afetar a resistência do bronze.

Visualmente, o bronze de berílio parece uma liga colorida, que juntos É utilizado na fabricação de elementos de mola, arame, hastes e alguns outros elementos que requerem preservação da configuração. Com deformações frequentes e sobrecargas constantes, esse fio aumenta a condutividade elétrica, sendo usado em contatos de baixa frequência para a fabricação de conectores elétricos.

Cobre de berílio forte, não magnético e sem faíscas encontrou ampla aplicação na fabricação de alicates, cinzéis de facas, martelos e chaves. Liga ideal para manusear certas substâncias explosivas, por exemplo, em elevadores de grãos, plataformas de petróleo ou em minas de carvão.

Uso generalizado de ligas para equipamento criogênicoaplicado nas temperaturas mais baixas. Por exemplo, geladeiras. A relevância do uso de cobre-berílio nessa área é explicada por sua resistência e maior condutividade térmica nessa faixa de temperatura.

Usar composição para a produção de balas de armas de fogo. Embora tal aplicação seja bastante incomum, uma vez que uma bala de aço é mais barata e ao mesmo tempo possui características bastante semelhantes. O fio de cobre-berílio está disponível em várias formas ao mesmo tempo. Pode ser encaracolado ou liso, redondo ou quadrado, várias camadas retas, bem como bobinas ou meadas, estão à venda.

Informações interessantes sobre berílio são apresentadas no próximo vídeo.