Берилиев бронз: състав, свойства и приложение

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

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

1. Повишена плътност и здравина, съчетани с немагнитни характеристики и пълно отсъствие на искри.
2. Способен е на всякакъв вид обработка - рязане и оформяне.
3. Сплавта се използва широко за производството на инструменти, включително музикални инструменти, както и високоточни инструменти и куршуми за огнестрелни оръжия.
4. Мед-берилият е намерил своето приложение и в аерокосмическите технологии.

Берилиевият бронз принадлежи към групата на така наречените дисперсионно втвърдяващи се композиции... Тяхната отличителна характеристика е зависимостта на степента на разтворимост на легиращите съставки от нагряването.

Когато охлаждането се извършва от еднофазна секция в твърдо вещество, се образува прекомерен брой атоми на основния легиращ компонент в сравнение с равновесното състояние на такава система. Полученият концентриран твърд разтвор се характеризира с термодинамична нестабилност и склонност към разлагане; с повишаване на нивото на температурата този процес се активира. Ефектът на уплътняване се обяснява с дисперсията на утайките, получени в резултат на разлагането на веществата.

Химическата формула на берилиевия бронз е BrB2, съставът му е подробно описан в настоящия 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 състави, съдържащи 2% берилий, както и медно-берилий-кобалтови сплави, където процентът на берилий не надвишава 0,8%. Първата сплав се нарича високолегиран берилиев бронз, втората принадлежи към групата на нисколегираните класове.

Берилиевата мед има следните физикохимични характеристики.

1. Надценена електрическа и топлопроводимост. Според тези параметри веществото е само малко по-ниско от медта.
2. Повишена граница на еластичност.
3. Липса на искри по време на механичен удар.
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 на обработка и закаляване. Например, при изкуствено стареене такива вещества достигат пределната си пластичност след закаляване, 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 удвоява по време на процесите на пластична деформация на сплавта с 35-50%. Вследствие на това след стареене, което се извършва непосредствено след завършване на процеса на втвърдяване, механичните свойства на берилия стават изключително високи.

Основните за индустрията параметри на медно-берилиевия състав далеч не се ограничават до изброените. Всички бронзови сплави, чиято структура включва берилий, се характеризират с висока топлоустойчивост - продуктите от тях могат да функционират, без да променят възможностите си при температури до 340 градуса по Целзий. И при нагряване до 500 градуса, механичните свойства и плътността на всякакви берилиеви бронзи стават напълно идентични по своите характеристики с алуминия, както и на калай-фосфоритните състави при стандартна работна температура от около +20 градуса.

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

Берилиевите сплави са лесно податливи на всяка механична обработка (рязане, спояване и заваряване). Въпреки че има някои ограничения за извършване на изброените манипулации. По този начин всички берилиеви сплави трябва да бъдат запоени веднага след завършване на механичното отстраняване. В този случай не забравяйте да използвате сребърна спойка, както и флюс. Важно е флуорните соли винаги да присъстват в самия поток. През последните години широко се разпространи така нареченото вакуумно спояване - то се извършва под дебело покритие от флюс. По този начин се гарантира уникалното качество на продукта.

Но в наши дни електродъговото заваряване практически не се използва при работа с берилиева мед, тъй като има значителен топлинен интервал на кристализация. Заваряването на шев, както и точкови и ролкови видове в инертна среда е усвоено напълно. Трябва да се добави, че специфичните механични характеристики на материала не позволяват да се извършват заваръчни работи веднага след термичната обработка на бронза - това със сигурност трябва да се има предвид, когато се мисли за технологията на тяхната обработка.

Следният индикатор заслужава специално внимание: 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 охлаждаща среда първо трябва да се изхожда от критичните показатели за скорост.Тези данни потвърждават, че по време на закаляването на бронза максималните скорости на охлаждане трябва да бъдат в диапазона 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 оптимална комбинация от физически и технически характеристики, съответства на 30-60 g/s за мед с добавен берилий. За да се постигне желаната стойност, сплавта обикновено се гаси във вода. За да се намалят критичните параметри на скоростта, обикновено към сплавта се добавя малко кобалт. Минимални добавки на такъв метал повишават стабилността на преохладения разтвор. По същия начин магнезиевите примеси могат да повлияят на издръжливостта на бронза.

Визуално берилиевият бронз изглежда като цветна сплав, която заедно използвани при производството на пружинни елементи, тел, пръти и някои други елементи, които са необходими за поддържане на конфигурацията. При чести деформации и постоянни претоварвания такъв проводник има повишена електрическа проводимост, използва се в нискочестотни контакти за производство на електрически съединители.

Силна немагнитна, но неискряща берилиева мед намери широко приложение в производството на клещи, длета на ножове, чукове и гаечни ключове. сплав оптимален за работа с някои експлозивни вещества, например в зърно елеватори, петролни платформи или въглищни мини.

Честа употреба на сплавта за криогенно оборудванеизползвани при най-ниски температури. Например хладилни камиони. Уместността на използването на мед-берилий в тази област се обяснява с неговата здравина и повишена топлопроводимост в този температурен диапазон.

Използвайте състава за производство на куршуми. Въпреки че подобно приложение е доста необичайно, тъй като стоманен куршум е по-евтин и в същото време има доста сходни характеристики. Медно-берилиевата тел се предлага в няколко форми наведнъж. Тя може да бъде къдрава или плоска, кръгла или квадратна; в продажба се предлагат различни прави слоеве, както и намотки или намотки.

Интересна информация за берилия е представена в следващото видео.