Bronz beriliu: compoziție, proprietăți și aplicare

În analiza noastră, ne vom baza pe caracteristicile și parametrii fizico-chimici ai aliajului de cupru-berrylium, mai cunoscut sub numele de bronz beriliu. Să vorbim despre caracteristicile fizice și chimice, precum și sfera acestei compoziții unice.

Bronzul beriliu este un aliaj de cupru-beriliu, cuprinzând de la 0,5 până la 3% beriliu, în unele cazuri se pot adăuga alte impurități. Bronz de beriliu caracterizat prin:

1. Densitate crescută și rezistență în combinație cu caracteristici nemagnetice și absența completă a scântei.
2. Este capabil să sufere orice tip de prelucrare - tăiere și modelare.
3. Aliajul este utilizat pe scară largă pentru fabricarea de instrumente, inclusiv instrumente muzicale, precum și instrumente și gloanțe de înaltă precizie pentru arme de foc.
4. Cuprul beriliu și-a găsit aplicația în tehnologiile aerospatiale.

Bronzul beriliu aparține grupului așa-numitelor compoziții de întărire a dispersiei. Caracteristica lor distinctivă este dependența solubilității ingredientelor de aliere de încălzire.

Când stingerea se realizează dintr-o regiune monofazată din solid, se formează un număr excesiv de atomi ai componentei principale de aliere în comparație cu starea de echilibru a unui astfel de sistem. Soluția solidă concentrată rezultată este caracterizată de instabilitate termodinamică și tendință de descompunere, acest proces este activat cu o creștere a nivelului de temperatură. Efectul de compactare se explică prin dispersia precipitațiilor obținute ca urmare a descompunerii substanțelor.

Formula chimică a bronzului beriliu este BrB2, compoziția sa este descrisă detaliat în GOST-ul actual.

Aliajul include următoarele ingrediente:

• cupru 97-98%;
• beriliu 1,9-2,1%;
• nichel 0,2-0,5%;
• mai puțin de 0,5% din aditivi.

Compușii cei mai folosiți de cupru-beriliu care conțin 2% beriliu, precum și aliaje de cupru-beriliu-cobalt, unde procentul de beriliu nu depășește 0,8%. Primul aliaj a fost numit bronz de beriliu cu aliaj înalt, cel de-al doilea este clasificat în grad de aliaj scăzut.

Cupru beriliu are următoarele caracteristici fizico-chimice.

1. Conductivitate electrică și termică excesivă. În acești parametri, substanța este doar ușor inferioară cuprului.
2. Limită elastică crescută.
3. Lipsa de scântei în timpul șocurilor mecanice.
4. Parametri mari de rezistență la coroziune, duritate și rezistență temporară.

Toate aceste caracteristici se manifestă maxim pentru toate momentele în care bronzul beriliu este supus diferitelor metode de prelucrare și întărire. De exemplu, când îmbătrânește artificial ductilitatea finală, astfel de substanțe ajung după stingere, care se realizează la o temperatură de aproximativ 770 grade - în această stare, bronzul beriliu este extrem de ușor.

Rezistența tipică a substanței corespunde la 450 MPa. Acest parametru crește de 2 ori în timpul deformării plastice a aliajului cu 35-50%. Drept urmare, după îmbătrânire, care se realizează imediat după finalizarea procesului de stingere, proprietățile mecanice ale beriliei devin extrem de ridicate.

Parametrii compoziției cupru-beriliu care sunt critici pentru industrie sunt departe de a fi limitați la cei enumerați. Toate aliajele de bronz, a căror structură include beriliu, sunt caracterizate prin rezistență ridicată la căldură - produsele obținute din ele pot funcționa fără a-și schimba capacitățile la temperaturi de până la 340 de grade Celsius. Și atunci când sunt încălzite la 500 de grade, proprietățile mecanice și densitatea oricăror bronzi de beriliu devin complet identice în indicatorii lor față de aluminiu, precum și compozițiile de fosfat de stan la o temperatură standard de operare de aproximativ +20 de grade.

Această proprietate permite utilizarea bronzului de beriliu pentru producerea de piese turnate în formă de cea mai înaltă calitate.

Aliajele de beriliu pot fi ușor prelucrate (tăiere, brazare și sudare). Deși există unele restricții la manipulările de mai sus. Deci, orice aliaj de beriliu trebuie lipit imediat după terminarea decupării mecanice. În acest caz, ar trebui folosită lipitura de argint, precum și fluxul. Este important ca sărurile fluorurate să fie prezente în mod necesar în fluxul în sine. În ultimii ani, așa-numita brasare sub vid a devenit foarte răspândită - se realizează sub o acoperire groasă de flux. Astfel, este asigurată calitatea unică a produsului.

Dar astăzi sudarea cu arc electric nu este practic folosită atunci când lucrați cu cupru de beriliu, deoarece are un interval termic semnificativ de cristalizare. Sudarea suturii, precum și tipurile de spot și role în medii inerte stăpânesc într-un volum destul de complet. Merită să adăugați că caracteristicile mecanice specifice ale materialului nu permit executarea sudării imediat după tratamentul termic al bronzului - acest lucru ar trebui să fie amintit cu siguranță atunci când se ia în considerare tehnologia de prelucrare a acestora.

O atenție specială merită un astfel de indicator rata de răcire. Acest indicator trebuie să fie extrem de clar pentru a preveni descompunerea compoziției solide suprasaturate. De aceea, atunci când selectați medii de stingere de lucru, este necesar în primul rând să se procedeze de la indicatorii critici de viteză.Aceste date confirmă faptul că, în timpul întăririi bronzului, ratele maxime de răcire ar trebui să se afle pe coridorul de 500-250 grade.

Procesele încetinite în acest interval implică eliberarea timpurie a întăritorului și determină scăderea capacității de întărire în continuare. Rata de răcire critică, care permite obținerea combinației optime de caracteristici fizice și tehnice, corespunde cu 30-60 g / secundă pentru cupru cu adăugarea beriliu. Pentru a atinge valoarea dorită, aliajul este de obicei stins în apă. Pentru a reduce parametrii critici de viteză, de obicei este introdus un pic de cobalt în aliaj. Aditivii minimi ai unui astfel de metal determină o creștere a rezistenței soluției supracolorate. În mod similar, impuritățile de magneziu pot afecta rezistența bronzului.

Din punct de vedere vizual, bronzul beriliu arată ca un aliaj colorat, care împreună Este utilizat la fabricarea elementelor cu arc, sârmă, tije și alte câteva elemente care necesită conservarea configurației. Cu deformări frecvente și supraîncărcări constante, un astfel de fir are o conductivitate electrică crescută, este utilizat în contacte de joasă frecvență pentru fabricarea de conectori electrici.

Cupru beriliu puternic non-magnetic și fără scânteie a găsit o aplicație largă la fabricarea cleștelor, a cuțitelor, a ciocanelor și a cheilor. aliaj optim pentru manipularea anumitor substanțe explozive, de exemplu, în ascensoare de cereale, platforme petroliere sau în minele de cărbune.

Utilizare pe scară largă a aliajului pentru echipament criogenicaplicat la cele mai scăzute temperaturi. De exemplu, frigiderele. Relevanța utilizării cupru beriliu în această zonă se explică prin rezistența sa și prin conductivitatea termică crescută în acest interval de temperatură.

Folosiți compoziția pentru producerea de gloanțe cu arme de foc. Deși o astfel de aplicație este destul de neobișnuită, deoarece un glonț de oțel este mai ieftin și în același timp au caracteristici destul de similare. Firul de cupru-beriliu este disponibil în mai multe forme simultan. Poate fi ondulat sau plat, rotund sau pătrat, diverse straturi drepte, precum și bobine sau variante, sunt în vânzare.

Informații interesante despre beriliu sunt prezentate în următorul videoclip.