Berylliumpronssi: koostumus, ominaisuudet ja käyttö

Katsauksessamme käsittelemme tarkemmin berylliumpronssina tunnetun kupari-beryllium-seoksen ominaisuuksia ja fysikaalis-kemiallisia parametreja. Puhutaanpa tämän ainutlaatuisen koostumuksen fysikaalisista ja kemiallisista ominaisuuksista sekä käyttöalueesta.

Berylliumpronssi on kupari-beryllium-seos, joka sisältää 0,5-3 % berylliumia, joissakin tapauksissa on mahdollista lisätä muita epäpuhtauksia. Berylliumpronssi on erilainen:

1. Lisääntynyt tiheys ja lujuus yhdistettynä ei-magneettisiin ominaisuuksiin ja täydelliseen kipinöinnin puuttumiseen.
2. Se pystyy läpikäymään kaikenlaisen käsittelyn - leikkaamisen ja muotoilun.
3. Seosta käytetään laajalti soittimien valmistukseen, mukaan lukien musiikki-instrumentit, sekä tarkkuussoittimet ja ampuma-aseiden luodit.
4. Kupari-beryllium on löytänyt sovelluksensa myös ilmailuteknologiassa.

Berylliumpronssi kuuluu niin kutsuttujen dispersiokovettuvien koostumusten ryhmään... Niiden erottuva ominaisuus on seostettavien ainesosien liukoisuusasteen riippuvuus kuumennuksesta.

Kun sammutus suoritetaan kiinteän aineen yksivaiheisesta osasta, muodostuu liian suuri määrä pääseoskomponentin atomeja verrattuna tällaisen järjestelmän tasapainotilaan. Tuloksena olevalle väkevälle kiinteälle liuokselle on ominaista termodynaaminen epävakaus ja taipumus hajota; lämpötilatason noustessa tämä prosessi aktivoituu. Tiivistyksen vaikutus selittyy aineiden hajoamisen seurauksena syntyneiden saostumien hajoamisella.

Berylliumpronssin kemiallinen kaava on BrB2, sen koostumus on kuvattu nykyisessä GOST:ssa.

Seos sisältää seuraavat ainesosat:

• kupari 97-98 %;
• beryllium 1,9-2,1 %;
• nikkeli 0,2-0,5 %;
• alle 0,5 % lisäaineita.

Yleisimmin käytetyt kupari-beryllium-koostumukset, jotka sisältävät 2 % berylliumia, sekä kupari-beryllium-kobolttiseoksia, joissa berylliumprosentti ei ylitä 0,8 %. Ensimmäistä seosta kutsutaan runsasseosteiseksi berylliumpronssiksi, toinen kuuluu niukkaseosteisten laatujen ryhmään.

Berylliumkuparilla on seuraavat fysikaalis-kemialliset ominaisuudet.

1. Yliarvioitu sähkön- ja lämmönjohtavuus. Näiden parametrien mukaan aine on vain vähän huonompi kuin kupari.
2. Lisääntynyt elastisuusraja.
3. Kipinöinnin puute mekaanisen iskun aikana.
4. Korkeat korroosionkestävyyden, kovuuden ja tilapäisen kestävyyden parametrit.

Kaikki nämä ominaisuudet ilmenevät maksimaalisesti kaikkina hetkinä, jolloin berylliumpronssia käsitellään erilaisilla käsittely- ja sammutusmenetelmillä. Esimerkiksi keinotekoisella ikääntymisellä tällaiset aineet saavuttavat lopullisen plastisuutensa sammutuksen jälkeen, joka suoritetaan noin 770 asteen lämpötilassa - tässä tilassa berylliumpronssi on erittäin kevyttä.

Tyypillinen aineen vastus vastaa 450 MPa. Tämä parametri kaksinkertaistuu lejeeringin plastisen muodonmuutoksen aikana 35-50%. Tämän seurauksena ikääntymisen jälkeen, joka suoritetaan välittömästi kovettumisprosessin päätyttyä, berylliumin mekaaniset ominaisuudet tulevat erittäin korkeiksi.

Kupari-beryllium-koostumuksen parametrit, jotka ovat tärkeitä teollisuudelle, eivät suinkaan rajoitu lueteltuihin. Kaikille pronssiseoksille, joiden rakenne sisältää berylliumia, on ominaista korkea lämmönkestävyys - niistä tehdyt tuotteet voivat toimia muuttamatta ominaisuuksiaan jopa 340 celsiusasteen lämpötiloissa. Ja kun se kuumennetaan 500 asteeseen, minkä tahansa berylliumpronssien mekaaniset ominaisuudet ja tiheys muuttuvat suorituskyvyltään täysin identtisiksi alumiinin sekä tina-fosforiittikoostumusten kanssa normaalissa noin +20 asteen käyttölämpötilassa.

Tämä ominaisuus mahdollistaa berylliumpronssin käytön korkealaatuisten muotoiltujen valukappaleiden valmistukseen.

Berylliumseokset soveltuvat helposti mihin tahansa mekaaniseen käsittelyyn (leikkaus, juottaminen ja hitsaus). Vaikka lueteltujen manipulaatioiden suorittamiseen on joitain rajoituksia. Siten kaikki berylliumseokset tulee juottaa välittömästi mekaanisen kuorinnan päätyttyä. Tässä tapauksessa muista käyttää hopeajuotetta sekä sulatetta. On tärkeää, että fluoridisuoloja on aina läsnä itse juoksutteessa. Viime vuosina niin sanottu tyhjiöjuotto on yleistynyt - se suoritetaan paksun juoksutekerroksen alla. Näin tuotteen ainutlaatuinen laatu varmistetaan.

Mutta nykyään sähkökaarihitsausta ei käytännössä käytetä berylliumkuparin kanssa työskenneltäessä, koska sillä on merkittävä kiteytyslämpöväli. Saumojen sekä piste- ja rullatyyppien hitsaus inertissä materiaalissa on hallittu täysimääräisesti. On lisättävä, että materiaalin erityiset mekaaniset ominaisuudet eivät salli hitsaustöiden suorittamista välittömästi pronssin lämpökäsittelyn jälkeen - tämä tulee ehdottomasti pitää mielessä, kun ajatellaan niiden käsittelytekniikkaa.

Seuraava indikaattori ansaitsee erityistä huomiota: jäähdytysnopeus. Tämän indikaattorin tulee olla erittäin terävä, jotta estetään ylikyllästyneen kiinteän koostumuksen hajoaminen. Siksi toimivia sammutusaineita valittaessa tulee ensisijaisesti edetä kriittisistä nopeusindikaattoreista.Nämä tiedot vahvistavat, että pronssin sammutuksen aikana enimmäisjäähdytysnopeuksien tulisi olla 500-250 astetta.

Hitaat prosessit tällä aikavälillä johtavat kovettimen varhaiseen vapautumiseen ja heikentävät kykyä kovettua edelleen. Kriittinen jäähdytysnopeus, joka mahdollistaa fyysisten ja teknisten ominaisuuksien optimaalisen yhdistelmän saavuttamisen, vastaa 30-60 g/s kuparille, johon on lisätty berylliumia. Halutun arvon saavuttamiseksi seos yleensä sammutetaan vedessä. Kriittisten nopeusparametrien pienentämiseksi seokseen lisätään yleensä vähän kobolttia. Tällaisen metallin minimilisäykset lisäävät alijäähdytetyn liuoksen stabiilisuutta. Samoin magnesiumepäpuhtaudet voivat vaikuttaa pronssin kestävyyteen.

Visuaalisesti berylliumpronssi näyttää värilliseltä seokselta, joka yhdessä käytetään jousielementtien, langan, tankojen ja joidenkin muiden kokoonpanon ylläpitämiseen tarvittavien elementtien valmistuksessa. Toistuvilla muodonmuutoksilla ja jatkuvilla ylikuormituksilla tällaisella johdolla on lisääntynyt sähkönjohtavuus, sitä käytetään matalataajuisissa koskettimissa sähköliittimien valmistukseen.

Vahva ei-magneettinen mutta kipinöimätön berylliumkupari löysi laajan sovelluksen pihtien, veitsitaltojen, vasaroiden ja jakoavaimien valmistuksessa. Metalliseos optimaalinen joidenkin räjähtävien aineiden käsittelyynesimerkiksi viljaelevaattoreissa, öljynporauslautoissa tai hiilikaivoksissa.

Seoksen yleinen käyttö kryogeenisille laitteillekäytetään alhaisissa lämpötiloissa. Esimerkiksi kylmäautot. Kupari-berylliumin käytön merkitys tällä alueella selittyy sen lujuudella ja lisääntyneellä lämmönjohtavuudella tällä lämpötila-alueella.

Käytä koostumusta luotien tuotantoon. Vaikka tällainen sovellus on melko epätavallinen, koska teräsluoti on halvempi ja samalla sillä on melko samanlaiset ominaisuudet. Kupari-berylliumlankaa on saatavana useissa muodoissa kerralla. Se voi olla kihara tai litteä, pyöreä tai neliö; myynnissä on erilaisia ​​suoria kerroksia sekä keloja tai keloja.

Mielenkiintoisia tietoja berylliumista esitetään seuraavassa videossa.