Βηρύλλιο μπρούτζος: σύνθεση, ιδιότητες και εφαρμογή

Στην ανασκόπησή μας, θα σταθούμε λεπτομερέστερα στα χαρακτηριστικά και τις φυσικοχημικές παραμέτρους του κράματος χαλκού-βηρυλίου, πιο γνωστό ως μπρούντζος βηρυλλίου. Ας μιλήσουμε για τα φυσικά και χημικά χαρακτηριστικά, καθώς και το πεδίο εφαρμογής αυτής της μοναδικής σύνθεσης.

Ο μπρούντζος βηρυλλίου είναι ένα κράμα χαλκού-βηρυλίου που περιέχει από 0,5 έως 3% βηρύλλιο, σε ορισμένες περιπτώσεις μπορεί να προστεθούν και άλλες ακαθαρσίες. Χάλκινο βηρύλλιο είναι διαφορετικό:

1. Αυξημένη πυκνότητα και αντοχή, σε συνδυασμό με μη μαγνητικά χαρακτηριστικά και πλήρη απουσία σπινθήρα.
2. Είναι ικανό να υποστεί κάθε είδους επεξεργασία - κοπή και διαμόρφωση.
3. Το κράμα χρησιμοποιείται ευρέως για την κατασκευή οργάνων, συμπεριλαμβανομένων μουσικών οργάνων, καθώς και οργάνων υψηλής ακρίβειας και σφαιρών για πυροβόλα όπλα.
4. Το χαλκό-βηρύλλιο έχει βρει την εφαρμογή του και στις αεροδιαστημικές τεχνολογίες.

Ο ορείχαλκος βηρυλλίου ανήκει στην ομάδα των λεγόμενων συνθέσεων διασποράς-σκλήρυνσης... Το χαρακτηριστικό τους χαρακτηριστικό είναι η εξάρτηση του βαθμού διαλυτότητας των συστατικών του κράματος από τη θέρμανση.

Όταν η απόσβεση εκτελείται από ένα μονοφασικό τμήμα σε ένα στερεό, σχηματίζεται ένας υπερβολικός αριθμός ατόμων του κύριου συστατικού κράματος σε σύγκριση με την κατάσταση ισορροπίας ενός τέτοιου συστήματος. Το προκύπτον συμπυκνωμένο στερεό διάλυμα χαρακτηρίζεται από θερμοδυναμική αστάθεια και τάση αποσύνθεσης· με αύξηση του επιπέδου θερμοκρασίας, αυτή η διαδικασία ενεργοποιείται. Το αποτέλεσμα συμπίεσης εξηγείται από τη διασπορά των ιζημάτων που λαμβάνονται ως αποτέλεσμα της αποσύνθεσης των ουσιών.

Ο χημικός τύπος του μπρούτζου βηρυλλίου είναι BrB2, η σύνθεσή του περιγράφεται λεπτομερώς στην τρέχουσα GOST.

Το κράμα περιλαμβάνει τα ακόλουθα συστατικά:

• χαλκός 97-98%;
• βηρύλλιο 1,9-2,1%;
• νικέλιο 0,2-0,5%;
• λιγότερο από 0,5% πρόσθετα.

Οι πιο συχνά χρησιμοποιούμενες συνθέσεις χαλκού-βηρυλίου που περιέχουν 2% βηρύλλιο, καθώς και κράματα χαλκού-βηρυλίου-κοβαλτίου, όπου το ποσοστό βηρυλλίου δεν υπερβαίνει το 0,8%. Το πρώτο κράμα ονομάζεται μπρούντζος βηρυλλίου υψηλής κράματος, το δεύτερο ανήκει στην ομάδα των ποιοτήτων χαμηλού κράματος.

Ο χαλκός από βηρύλλιο έχει τα ακόλουθα φυσικοχημικά χαρακτηριστικά.

1. Υπερεκτιμημένη ηλεκτρική και θερμική αγωγιμότητα. Σύμφωνα με αυτές τις παραμέτρους, η ουσία είναι μόνο ελαφρώς κατώτερη από τον χαλκό.
2. Αυξημένο όριο ελαστικότητας.
3. Έλλειψη σπινθήρα κατά τη διάρκεια μηχανικού χτυπήματος.
4. Υψηλές παραμέτρους αντοχής στη διάβρωση, σκληρότητα και προσωρινή αντίσταση.

Όλα αυτά τα χαρακτηριστικά εκδηλώνονται στο μέγιστο για όλες τις στιγμές που ο μπρούτζος βηρυλλίου υποβάλλεται σε διάφορες μεθόδους επεξεργασίας και σβέσης. Για παράδειγμα, με την τεχνητή γήρανση, τέτοιες ουσίες φτάνουν στην τελική πλαστικότητά τους μετά το σβήσιμο, το οποίο πραγματοποιείται σε θερμοκρασία περίπου 770 βαθμών - σε αυτή την κατάσταση, ο ορείχαλκος βηρυλλίου είναι εξαιρετικά ελαφρύς.

Η τυπική αντίσταση της ουσίας αντιστοιχεί σε 450 MPa. Αυτή η παράμετρος διπλασιάζεται κατά τις διαδικασίες πλαστικής παραμόρφωσης του κράματος κατά 35-50%. Κατά συνέπεια, μετά τη γήρανση, η οποία πραγματοποιείται αμέσως μετά την ολοκλήρωση της διαδικασίας σκλήρυνσης, οι μηχανικές ιδιότητες του βηρυλλίου γίνονται εξαιρετικά υψηλές.

Οι παράμετροι της σύνθεσης χαλκού-βηρυλλίου, που είναι θεμελιώδεις για τη βιομηχανία, δεν περιορίζονται σε αυτές που αναφέρονται. Όλα τα κράματα μπρούτζου, η δομή των οποίων περιλαμβάνει βηρύλλιο, χαρακτηρίζονται από υψηλή αντοχή στη θερμότητα - τα προϊόντα που κατασκευάζονται από αυτά μπορούν να λειτουργήσουν χωρίς να αλλάξουν τις δυνατότητές τους σε θερμοκρασίες έως 340 βαθμούς Κελσίου. Και όταν θερμαίνεται στους 500 βαθμούς, οι μηχανικές ιδιότητες και η πυκνότητα οποιουδήποτε μπρούντζου βηρυλλίου γίνονται εντελώς ίδιες στην απόδοσή τους με το αλουμίνιο, καθώς και τις συνθέσεις κασσιτέρου-φωσφορίτη σε τυπική θερμοκρασία λειτουργίας περίπου +20 βαθμών.

Αυτή η ιδιότητα επιτρέπει τη χρήση χάλκινου βηρυλλίου για την παραγωγή μορφοποιημένων χυτών υψηλής ποιότητας.

Τα κράματα βηρυλλίου είναι εύκολα επιδεκτικά σε οποιαδήποτε μηχανική επεξεργασία (κοπή, συγκόλληση και συγκόλληση). Αν και υπάρχουν ορισμένοι περιορισμοί στη διενέργεια των αναφερόμενων χειρισμών. Έτσι, τυχόν κράματα βηρυλλίου θα πρέπει να συγκολληθούν αμέσως μετά την ολοκλήρωση της μηχανικής απογύμνωσης. Σε αυτή την περίπτωση, φροντίστε να χρησιμοποιήσετε ασημένια συγκόλληση, καθώς και ροή. Είναι σημαντικό να υπάρχουν πάντα φθοριούχα άλατα στην ίδια τη ροή. Τα τελευταία χρόνια, η λεγόμενη συγκόλληση κενού έχει γίνει ευρέως διαδεδομένη - πραγματοποιείται κάτω από μια παχιά επίστρωση ροής. Έτσι, διασφαλίζεται η μοναδική ποιότητα του προϊόντος.

Αλλά στις μέρες μας, η συγκόλληση με ηλεκτρικό τόξο πρακτικά δεν χρησιμοποιείται κατά την εργασία με χαλκό βηρυλλίου, καθώς έχει σημαντικό θερμικό διάστημα κρυστάλλωσης. Η συγκόλληση ραφών, καθώς και τύπων σημείων και κυλίνδρων σε αδρανή μέσα έχει κατακτηθεί πλήρως. Θα πρέπει να προστεθεί ότι τα συγκεκριμένα μηχανικά χαρακτηριστικά του υλικού δεν επιτρέπουν εργασίες συγκόλλησης αμέσως μετά τη θερμική επεξεργασία του μπρούντζου - αυτό σίγουρα πρέπει να το θυμόμαστε όταν σκεφτόμαστε την τεχνολογία της επεξεργασίας τους.

Ο παρακάτω δείκτης αξίζει ιδιαίτερης προσοχής: ρυθμός ψύξης. Αυτός ο δείκτης πρέπει να είναι εξαιρετικά αιχμηρός για να αποτραπεί η αποσύνθεση της υπερκορεσμένης στερεής σύνθεσης. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο, όταν επιλέγετε μέσα εργασίας σβέσης, πρώτα απ 'όλα, πρέπει να προχωρήσετε από τους κρίσιμους δείκτες ταχύτητας.Αυτά τα δεδομένα επιβεβαιώνουν ότι κατά τη διάρκεια της σβέσης του μπρούντζου, οι μέγιστοι ρυθμοί ψύξης πρέπει να είναι στην περιοχή των 500-250 μοιρών.

Οι αργές διεργασίες σε αυτό το διάστημα οδηγούν σε πρόωρη απελευθέρωση του σκληρυντικού και προκαλούν μείωση της ικανότητας περαιτέρω σκλήρυνσης. Ο κρίσιμος ρυθμός ψύξης, ο οποίος επιτρέπει την επίτευξη βέλτιστου συνδυασμού φυσικών και τεχνικών χαρακτηριστικών, αντιστοιχεί σε 30-60 g/s για χαλκό με προσθήκη βηρυλλίου. Για να επιτευχθεί η επιθυμητή τιμή, το κράμα συνήθως σβήνεται σε νερό. Προκειμένου να μειωθούν οι κρίσιμες παραμέτρους της ταχύτητας, συνήθως προστίθεται λίγο κοβάλτιο στο κράμα. Οι ελάχιστες προσθήκες ενός τέτοιου μετάλλου αυξάνουν τη σταθερότητα του υπερψυγμένου διαλύματος. Ομοίως, οι ακαθαρσίες μαγνησίου μπορούν να επηρεάσουν την ανθεκτικότητα του μπρούτζου.

Οπτικά, ο μπρούτζος από βηρύλλιο μοιάζει με ένα έγχρωμο κράμα, το οποίο μαζί χρησιμοποιείται για την κατασκευή στοιχείων ελατηρίου, σύρματος, ράβδων και ορισμένων άλλων στοιχείων που απαιτούνται για τη διατήρηση της διαμόρφωσης. Με συχνές παραμορφώσεις και συνεχείς υπερφορτώσεις, ένα τέτοιο καλώδιο έχει αυξημένη ηλεκτρική αγωγιμότητα, χρησιμοποιείται σε επαφές χαμηλής συχνότητας για την κατασκευή ηλεκτρικών συνδετήρων.

Ισχυρός μη μαγνητικός αλλά μη σπινθηροβόλος χαλκός βηρυλλίου βρήκε ευρεία εφαρμογή στην κατασκευή πένσας, σμίλης μαχαιριών, σφυριών και κλειδιών. Κράμα βέλτιστη για το χειρισμό ορισμένων εκρηκτικών ουσιών, για παράδειγμα, σε ανελκυστήρες σιτηρών, εξέδρες πετρελαίου ή σε ανθρακωρυχεία.

Κοινή χρήση του κράματος για κρυογονικό εξοπλισμόχρησιμοποιείται στις χαμηλότερες θερμοκρασίες. Για παράδειγμα, φορτηγά ψυγεία. Η σημασία της χρήσης χαλκού-βηρυλλίου σε αυτόν τον τομέα εξηγείται από την αντοχή του και την αυξημένη θερμική αγωγιμότητα σε αυτό το εύρος θερμοκρασίας.

Χρησιμοποιήστε τη σύνθεση για την παραγωγή σφαιρών. Αν και μια τέτοια εφαρμογή είναι αρκετά ασυνήθιστη, καθώς μια χαλύβδινη σφαίρα είναι φθηνότερη και ταυτόχρονα έχει μάλλον παρόμοια χαρακτηριστικά. Το σύρμα χαλκού-βηρυλίου διατίθεται σε διάφορες μορφές ταυτόχρονα. Μπορεί να είναι σγουρό ή επίπεδο, στρογγυλό ή τετράγωνο· πωλούνται διάφορα ίσια στρώματα, καθώς και πηνία ή πηνία.

Ενδιαφέρουσες πληροφορίες για το βηρύλλιο παρουσιάζονται στο παρακάτω βίντεο.