Berylliumbrons: sammansättning, egenskaper och användning

I vår recension kommer vi att uppehålla oss mer i detalj vid egenskaperna och de fysikalisk-kemiska parametrarna för koppar-berylliumlegeringen, mer känd som berylliumbrons. Låt oss prata om de fysiska och kemiska egenskaperna, såväl som tillämpningsområdet för denna unika komposition.

Berylliumbrons är en koppar-berylliumlegering som innehåller från 0,5 till 3% beryllium, i vissa fall är det möjligt att tillsätta andra föroreningar. Beryllium brons är annorlunda:

1. Ökad densitet och styrka, kombinerat med icke-magnetiska egenskaper och en fullständig frånvaro av gnistor.
2. Den kan genomgå alla typer av bearbetning - skärning och formning.
3. Legeringen används i stor utsträckning för tillverkning av instrument, inklusive musikinstrument, samt precisionsinstrument och kulor för skjutvapen.
4. Koppar-beryllium har också funnit sin tillämpning inom flyg- och rymdteknik.

Berylliumbrons tillhör gruppen av så kallade dispersionshärdande kompositioner... Deras särdrag är beroendet av graden av löslighet hos legeringsingredienser vid uppvärmning.

När släckning utförs från en enfassektion i ett fast ämne, bildas ett överdrivet antal atomer av huvudlegeringskomponenten i jämförelse med jämviktstillståndet för ett sådant system. Den resulterande koncentrerade fasta lösningen kännetecknas av termodynamisk instabilitet och en tendens till sönderdelning; med en ökning av temperaturnivån aktiveras denna process. Effekten av kompaktering förklaras av spridningen av de fällningar som erhålls som ett resultat av sönderdelningen av ämnen.

Den kemiska formeln för berylliumbrons är BrB2, dess sammansättning beskrivs i den nuvarande GOST.

Legeringen innehåller följande ingredienser:

• koppar 97-98%;
• beryllium 1,9-2,1%;
• nickel 0,2-0,5%;
• mindre än 0,5 % tillsatser.

De vanligaste koppar-beryllium-kompositionerna som innehåller 2% beryllium, samt koppar-beryllium-koboltlegeringar, där andelen beryllium inte överstiger 0,8%. Den första legeringen kallas höglegerad berylliumbrons, den andra tillhör gruppen låglegerade kvaliteter.

Berylliumkoppar har följande fysikalisk-kemiska egenskaper.

1. Överskattad elektrisk och termisk ledningsförmåga. Enligt dessa parametrar är ämnet endast något sämre än koppar.
2. Ökad elasticitetsgräns.
3. Brist på gnistor vid mekanisk stöt.
4. Höga parametrar för korrosionsbeständighet, hårdhet och tillfälligt motstånd.

Alla dessa egenskaper manifesteras maximalt för alla ögonblick när berylliumbrons utsätts för olika bearbetning och härdningsmetoder. Till exempel, med artificiellt åldrande når sådana ämnen sin ultimata plasticitet efter släckning, som utförs vid en temperatur på cirka 770 grader - i detta tillstånd är berylliumbrons extremt lätt.

Typisk resistens hos ämnet motsvarar 450 MPa. Denna parameter fördubblas under processerna för plastisk deformation av legeringen med 35-50%. Som en konsekvens blir de mekaniska egenskaperna hos beryllium extremt höga efter åldring, som utförs omedelbart efter att härdningsprocessen har avslutats.

Parametrarna för koppar-beryllium-sammansättningen, som är grundläggande för industrin, är långt ifrån begränsade till de listade. Alla bronslegeringar, vars struktur inkluderar beryllium, kännetecknas av hög värmebeständighet - produkter gjorda av dem kan fungera utan att ändra deras kapacitet vid temperaturer upp till 340 grader Celsius. Och när de värms upp till 500 grader blir de mekaniska egenskaperna och densiteten hos alla berylliumbronser helt identiska i sin prestanda med aluminium, såväl som tennfosforitkompositioner vid en standarddriftstemperatur på cirka +20 grader.

Denna egenskap tillåter användning av berylliumbrons för tillverkning av formade gjutgods av högsta kvalitet.

Berylliumlegeringar är lätt mottagliga för alla mekaniska bearbetningar (skärning, hårdlödning och svetsning). Även om det finns vissa begränsningar för att utföra de listade manipulationerna. Sålunda bör alla berylliumlegeringar lödas omedelbart efter det att mekanisk strippning är klar. I det här fallet, se till att använda silverlod, såväl som flussmedel. Det är viktigt att fluorsalter alltid finns i själva flussmedlet. Under de senaste åren har den så kallade vakuumlödningen blivit utbredd - den utförs under en tjock beläggning av flussmedel. Därmed säkerställs produktens unika kvalitet.

Men nuförtiden används elektrisk bågsvetsning praktiskt taget inte när man arbetar med berylliumkoppar, eftersom den har ett betydande termiskt kristallisationsintervall. Svetsning av söm, samt punkt- och rulltyper i inerta media har bemästrats till fullo. Det bör tilläggas att materialets specifika mekaniska egenskaper inte tillåter att svetsarbete utförs omedelbart efter värmebehandlingen av brons - detta bör verkligen komma ihåg när man tänker på tekniken för deras bearbetning.

Följande indikator förtjänar särskild uppmärksamhet: kylhastighet. Denna indikator bör vara extremt skarp för att förhindra sönderdelning av den övermättade fasta sammansättningen. Det är därför, när man väljer fungerande härdningsmedia, först och främst bör man utgå från de kritiska hastighetsindikatorerna.Dessa data bekräftar att under härdning av brons bör de maximala kylningshastigheterna vara i intervallet 500-250 grader.

Långsamma processer i detta intervall leder till tidig frisättning av härdaren och orsakar en minskning av förmågan att ytterligare härda. Den kritiska kylhastigheten, som gör att en optimal kombination av fysiska och tekniska egenskaper kan uppnås, motsvarar 30-60 g/s för koppar med beryllium tillsatt. För att uppnå det önskade värdet kyls legeringen vanligtvis i vatten. För att minska de kritiska hastighetsparametrarna tillsätts vanligtvis lite kobolt till legeringen. Minimala tillsatser av en sådan metall ökar stabiliteten hos den underkylda lösningen. På samma sätt kan magnesiumföroreningar påverka bronsets hållbarhet.

Visuellt ser berylliumbrons ut som en färgad legering, som tillsammans används vid tillverkning av fjäderelement, tråd, stavar och vissa andra element som krävs för att bibehålla konfigurationen. Med frekventa deformationer och konstanta överbelastningar har en sådan tråd en ökad elektrisk ledningsförmåga, den används i lågfrekventa kontakter för tillverkning av elektriska kontakter.

Stark icke-magnetisk men ändå icke-gnistgivande berylliumkoppar funnit bred användning vid tillverkning av tång, mejslar av knivar, hammare och skiftnycklar. Legering optimal för hantering av vissa explosiva ämnent.ex. i spannmålshissar, oljeriggar eller i kolgruvor.

Vanlig användning av legeringen för kryogen utrustninganvänds vid de lägsta temperaturerna. Till exempel kylbilar. Relevansen av att använda koppar-beryllium i detta område förklaras av dess styrka och ökade värmeledningsförmåga i detta temperaturområde.

Använd kompositionen för tillverkning av kulor. Även om en sådan applikation är ganska ovanlig, eftersom en stålkula är billigare och samtidigt har ganska liknande egenskaper. Koppar-berylliumtråd finns i flera former samtidigt. Det kan vara lockigt eller platt, runt eller fyrkantigt; olika raka lager, såväl som spolar eller spolar finns till rea.

Intressant information om beryllium presenteras i följande video.