Berýliový bronz: zloženie, vlastnosti a použitie

V našom prehľade sa budeme podrobnejšie venovať vlastnostiam a fyzikálno-chemickým parametrom zliatiny medi a berýlia, známejšej ako berýliový bronz. Povedzme si niečo o fyzikálnych a chemických vlastnostiach, ako aj o oblasti použitia tohto unikátneho zloženia.

Berýliový bronz je zliatina medi a berýlia obsahujúca od 0,5 do 3 % berýlia, v niektorých prípadoch môžu byť pridané ďalšie nečistoty. Berýliový bronz je iný:

1. Zvýšená hustota a pevnosť v kombinácii s nemagnetickými vlastnosťami a úplnou absenciou iskrenia.
2. Je schopný podstúpiť akýkoľvek druh spracovania - rezanie a tvarovanie.
3. Zliatina sa široko používa na výrobu nástrojov vrátane hudobných nástrojov, ako aj vysoko presných nástrojov a nábojov do strelných zbraní.
4. Meď-berýlium našlo svoje uplatnenie aj v leteckých technológiách.

Berýliový bronz patrí do skupiny takzvaných disperzne vytvrdzujúcich kompozícií... Ich charakteristickou vlastnosťou je závislosť stupňa rozpustnosti legujúcich prísad od zahrievania.

Keď sa kalenie uskutočňuje z jednofázovej sekcie v pevnej látke, vytvára sa nadmerný počet atómov hlavnej legujúcej zložky v porovnaní s rovnovážnym stavom takéhoto systému. Výsledný koncentrovaný tuhý roztok sa vyznačuje termodynamickou nestabilitou a tendenciou k rozkladu, pričom so zvýšením teploty sa tento proces aktivuje. Účinok zhutnenia sa vysvetľuje disperziou zrazenín získaných v dôsledku rozkladu látok.

Chemický vzorec berýliového bronzu je BrB2, jeho zloženie je podrobne uvedené v aktuálnom GOST.

Zliatina obsahuje nasledujúce zložky:

• meď 97-98%;
• berýlium 1,9-2,1 %;
• nikel 0,2-0,5%;
• menej ako 0,5 % prísad.

Najčastejšie používané kompozície medi a berýlia s obsahom 2% berýlia, ako aj zliatiny medi, berýlia a kobaltu, kde percento berýlia nepresahuje 0,8%. Prvá zliatina sa nazýva vysokolegovaný berýliový bronz, druhá patrí do skupiny nízkolegovaných tried.

Berýliová meď má nasledujúce fyzikálno-chemické vlastnosti.

1. Nadhodnotená elektrická a tepelná vodivosť. Podľa týchto parametrov je látka len o niečo nižšia ako meď.
2. Zvýšený elastický limit.
3. Nedostatok iskrenia počas mechanického nárazu.
4. Vysoké parametre koróznej odolnosti, tvrdosti a dočasnej odolnosti.

Všetky tieto vlastnosti sa maximálne prejavia vo všetkých momentoch, keď je berýliový bronz podrobený rôznym metódam spracovania a kalenia. Napríklad pri umelom starnutí dosahujú takéto látky konečnú plasticitu po ochladení, ktoré sa vykonáva pri teplote asi 770 stupňov - v tomto stave je berýliový bronz mimoriadne ľahký.

Typický odpor látky zodpovedá 450 MPa. Tento parameter sa pri procesoch plastickej deformácie zliatiny zdvojnásobuje o 35-50%. V dôsledku toho sa po starnutí, ktoré sa vykonáva bezprostredne po dokončení procesu vytvrdzovania, mechanické vlastnosti berýlia extrémne zvýšia.

Parametre zloženia medi a berýlia, ktoré sú pre priemysel zásadné, sa zďaleka neobmedzujú len na uvedené. Všetky zliatiny bronzu, ktorých štruktúra zahŕňa berýlium, sa vyznačujú vysokou tepelnou odolnosťou - výrobky z nich môžu fungovať bez zmeny svojich schopností pri teplotách až do 340 stupňov Celzia. A po zahriatí na 500 stupňov sa mechanické vlastnosti a hustota akýchkoľvek berýliových bronzov z hľadiska výkonu úplne zhodujú s hliníkom, ako aj kompozíciami cínu a fosforu pri štandardnej prevádzkovej teplote asi +20 stupňov.

Táto vlastnosť umožňuje použitie berýliového bronzu na výrobu tvarových odliatkov najvyššej kvality.

Zliatiny berýlia sú ľahko prístupné akémukoľvek mechanickému spracovaniu (rezanie, tvrdé spájkovanie a zváranie). Aj keď existujú určité obmedzenia na vykonávanie uvedených manipulácií. Akékoľvek zliatiny berýlia by preto mali byť spájkované ihneď po dokončení mechanického odizolovania. V tomto prípade určite použite striebornú spájku, ako aj tavidlo. Je dôležité, aby fluoridové soli boli vždy prítomné v samotnom tavive. V posledných rokoch sa rozšírilo takzvané vákuové spájkovanie - vykonáva sa pod silnou vrstvou taviva. Tým je zaistená jedinečná kvalita produktu.

V súčasnosti sa však zváranie elektrickým oblúkom pri práci s berýliovou meďou prakticky nepoužíva, pretože má významný kryštalizačný tepelný interval. Zváranie švíkov, ako aj bodových a valčekových typov v inertných médiách je zvládnuté v plnom rozsahu. Je potrebné dodať, že špecifické mechanické vlastnosti materiálu neumožňujú vykonávať zváracie práce bezprostredne po tepelnom spracovaní bronzu - to je určite potrebné mať na pamäti pri premýšľaní nad technológiou ich spracovania.

Osobitnú pozornosť si zasluhuje nasledujúci ukazovateľ: rýchlosť ochladzovania. Tento indikátor by mal byť extrémne ostrý, aby sa zabránilo rozkladu presýtenej tuhej kompozície. Preto by sa pri výbere pracovného kaliaceho média malo v prvom rade vychádzať z ukazovateľov kritickej rýchlosti.Tieto údaje potvrdzujú, že počas kalenia bronzu by maximálne rýchlosti chladenia mali byť v rozmedzí 500-250 stupňov.

Spomalené procesy v tomto intervale vedú k skorému uvoľneniu tvrdidla a spôsobujú zníženie schopnosti ďalšieho tvrdnutia. Kritická rýchlosť chladenia, ktorá umožňuje dosiahnuť optimálnu kombináciu fyzikálnych a technických vlastností, zodpovedá 30-60 g/s pre meď s prídavkom berýlia. Aby sa dosiahla požadovaná hodnota, zliatina sa zvyčajne ochladzuje vo vode. Na zníženie kritických rýchlostných parametrov sa do zliatiny zvyčajne pridáva malé množstvo kobaltu. Minimálne pridanie takéhoto kovu zvyšuje stabilitu podchladeného roztoku. Rovnako aj horčíkové nečistoty môžu ovplyvniť trvanlivosť bronzu.

Vizuálne, berýliový bronz vyzerá ako farebná zliatina, ktorá spolu používané pri výrobe pružinových prvkov, drôtov, tyčí a niektorých ďalších prvkov, ktoré sú potrebné na udržanie konfigurácie. Pri častých deformáciách a konštantnom preťažení má takýto drôt zvýšenú elektrickú vodivosť, používa sa v nízkofrekvenčných kontaktoch na výrobu elektrických konektorov.

Silná nemagnetická, ale neiskrivá berýliová meď našiel široké uplatnenie pri výrobe klieští, sekáčov nožov, kladív a kľúčov. Zliatina optimálne pre manipuláciu s niektorými výbušnými látkami, napríklad v obilných výťahoch, ropných plošinách alebo v uhoľných baniach.

Bežné použitie zliatiny pre kryogénne zariadeniapoužíva sa pri najnižších teplotách. Napríklad chladiarenské nákladné autá. Význam použitia medi a berýlia v tejto oblasti sa vysvetľuje jeho pevnosťou a zvýšenou tepelnou vodivosťou v tomto teplotnom rozsahu.

Použite kompozíciu na výrobu nábojov. Aj keď je takáto aplikácia dosť nezvyčajná, pretože oceľová guľka je lacnejšia a zároveň má dosť podobné vlastnosti. Medeno-berýliový drôt je dostupný v niekoľkých formách naraz. Môže byť kučeravý alebo plochý, okrúhly alebo štvorcový, v predaji sú rôzne rovné vrstvy, ako aj zvitky alebo zvitky.

Zaujímavé informácie o berýliu sú uvedené v nasledujúcom videu.