Berylliumbrons: samenstelling, eigenschappen en toepassing

In onze review zullen we dieper ingaan op de kenmerken en fysisch-chemische parameters van de koper-berylliumlegering, beter bekend als berylliumbrons. Laten we het hebben over de fysische en chemische kenmerken, evenals het toepassingsgebied van deze unieke samenstelling.

Berylliumbrons is een koper-berylliumlegering die 0,5 tot 3% beryllium bevat, in sommige gevallen kunnen andere onzuiverheden worden toegevoegd. Beryllium brons is anders:

1. Verhoogde dichtheid en sterkte, gecombineerd met niet-magnetische eigenschappen en een volledige afwezigheid van vonken.
2. Het kan elk type verwerking ondergaan - snijden en vormen.
3. De legering wordt veel gebruikt voor de vervaardiging van instrumenten, waaronder muziekinstrumenten, evenals zeer nauwkeurige instrumenten en kogels voor vuurwapens.
4. Koper-beryllium heeft ook zijn toepassing gevonden in ruimtevaarttechnologieën.

Berylliumbrons behoort tot de groep van zogenaamde dispersiehardende composities... Hun onderscheidende kenmerk is de afhankelijkheid van de mate van oplosbaarheid van legeringsingrediënten bij verhitting.

Wanneer afschrikken wordt uitgevoerd vanuit een enkelfasige sectie in een vaste stof, wordt een buitensporig aantal atomen van de belangrijkste legeringscomponent gevormd in vergelijking met de evenwichtstoestand van een dergelijk systeem. De resulterende geconcentreerde vaste oplossing wordt gekenmerkt door thermodynamische instabiliteit en neiging tot ontleding; met een verhoging van het temperatuurniveau wordt dit proces geactiveerd. Het verdichtende effect wordt verklaard door de dispersie van de precipitaten die worden verkregen als gevolg van de ontleding van stoffen.

De chemische formule van berylliumbrons is BrB2, de samenstelling ervan wordt gedetailleerd beschreven in de huidige GOST.

De legering bevat de volgende ingrediënten:

• koper 97-98%;
• beryllium 1,9-2,1%;
• nikkel 0,2-0,5%;
• minder dan 0,5% additieven.

De meest gebruikte koper-beryllium-samenstellingen bevatten 2% beryllium, evenals koper-beryllium-kobaltlegeringen, waarbij het percentage beryllium niet hoger is dan 0,8%. De eerste legering wordt hooggelegeerd berylliumbrons genoemd, de tweede behoort tot de groep van laaggelegeerde kwaliteiten.

Berylliumkoper heeft de volgende fysisch-chemische kenmerken.

1. Overschatte elektrische en thermische geleidbaarheid. Volgens deze parameters is de stof slechts iets inferieur aan koper.
2. Verhoogde elastische limiet.
3. Geen vonken tijdens mechanische schokken.
4. Hoge parameters van corrosieweerstand, hardheid en tijdelijke weerstand.

Al deze kenmerken komen maximaal tot uiting voor alle momenten waarop berylliumbrons wordt onderworpen aan verschillende verwerkings- en afschrikmethoden. Bij kunstmatige veroudering bereiken dergelijke stoffen bijvoorbeeld hun uiteindelijke plasticiteit na afschrikken, die wordt uitgevoerd bij een temperatuur van ongeveer 770 graden - in deze staat is berylliumbrons extreem licht.

Typische weerstand van de stof komt overeen met 450 MPa. Deze parameter verdubbelt tijdens de processen van plastische vervorming van de legering met 35-50%. Als gevolg hiervan worden de mechanische eigenschappen van beryllium na veroudering, die onmiddellijk na voltooiing van het uithardingsproces wordt uitgevoerd, extreem hoog.

De parameters van de koper-berylliumsamenstelling, die fundamenteel zijn voor de industrie, zijn verre van beperkt tot de genoemde. Alle bronslegeringen, waarvan de structuur beryllium bevat, worden gekenmerkt door een hoge hittebestendigheid - producten die ervan zijn gemaakt, kunnen functioneren zonder hun capaciteiten te veranderen bij temperaturen tot 340 graden Celsius. En bij verhitting tot 500 graden worden de mechanische eigenschappen en dichtheid van alle berylliumbronzen volledig identiek aan die van aluminium, evenals tin-fosforietsamenstellingen bij een standaard bedrijfstemperatuur van ongeveer +20 graden.

Deze eigenschap maakt het gebruik van berylliumbrons mogelijk voor de productie van gevormde gietstukken van de hoogste kwaliteit.

Berylliumlegeringen zijn gemakkelijk vatbaar voor elke mechanische bewerking (snijden, solderen en lassen). Hoewel er enkele beperkingen zijn voor het uitvoeren van de vermelde manipulaties. Daarom moeten alle berylliumlegeringen onmiddellijk worden gesoldeerd nadat het mechanisch strippen is voltooid. Gebruik in dit geval zowel zilversoldeer als vloeimiddel. Het is belangrijk dat fluoridezouten altijd in het vloeimiddel zelf aanwezig zijn. In de afgelopen jaren is het zogenaamde vacuümsolderen wijdverbreid - het wordt uitgevoerd onder een dikke laag flux. Zo wordt de unieke kwaliteit van het product gegarandeerd.

Maar tegenwoordig wordt elektrisch booglassen praktisch niet gebruikt bij het werken met berylliumkoper, omdat het een aanzienlijk thermisch kristallisatie-interval heeft. Het lassen van naden, evenals punt- en roltypes in inerte media is volledig onder de knie. Hieraan moet worden toegevoegd dat de specifieke mechanische eigenschappen van het materiaal laswerkzaamheden niet mogelijk maken onmiddellijk na de warmtebehandeling van brons - dit moet zeker worden onthouden bij het nadenken over de technologie van hun verwerking.

De volgende indicator verdient speciale aandacht: afkoelsnelheid. Deze indicator moet extreem scherp zijn om de ontleding van de oververzadigde vaste samenstelling te voorkomen. Daarom moet bij het selecteren van werkende blusmiddelen in de eerste plaats worden uitgegaan van de kritische snelheidsindicatoren.Deze gegevens bevestigen dat tijdens het blussen van brons de maximale afkoelsnelheden in het bereik van 500-250 graden moeten liggen.

Langzame processen in dit interval leiden tot een vroegtijdige afgifte van de verharder en veroorzaken een afname van het vermogen om verder uit te harden. De kritische koelsnelheid, die een optimale combinatie van fysieke en technische eigenschappen mogelijk maakt, komt overeen met 30-60 g/s voor koper met beryllium toegevoegd. Om de gewenste waarde te bereiken, wordt de legering meestal in water geblust. Om de kritische snelheidsparameters te verminderen, wordt meestal een beetje kobalt aan de legering toegevoegd. Minimale toevoegingen van een dergelijk metaal verhogen de stabiliteit van de onderkoelde oplossing. Evenzo kunnen magnesiumonzuiverheden de duurzaamheid van brons beïnvloeden.

Visueel ziet berylliumbrons eruit als een gekleurde legering, die samen gebruikt bij de vervaardiging van veerelementen, draad, staven en enkele andere elementen die nodig zijn om de configuratie te behouden. Met frequente vervormingen en constante overbelastingen heeft een dergelijke draad een verhoogde elektrische geleidbaarheid, deze wordt gebruikt in laagfrequente contacten voor de vervaardiging van elektrische connectoren.

Sterk niet-magnetisch maar vonkend berylliumkoper vond brede toepassing in de vervaardiging van tangen, beitels van messen, hamers en moersleutels. Legering optimaal voor het hanteren van sommige explosieve stoffenbijvoorbeeld in graanliften, booreilanden of in kolenmijnen.

Gemeenschappelijk gebruik van de legering: voor cryogene apparatuurgebruikt bij de laagste temperaturen. Bijvoorbeeld koelwagens. De relevantie van het gebruik van koper-beryllium in dit gebied wordt verklaard door zijn sterkte en verhoogde thermische geleidbaarheid in dit temperatuurbereik.

Gebruik de compositie voor de productie van kogels. Hoewel een dergelijke toepassing vrij ongebruikelijk is, omdat een stalen kogel goedkoper is en tegelijkertijd vrij vergelijkbare kenmerken heeft. Koper-berylliumdraad is in meerdere vormen tegelijk verkrijgbaar. Het kan gekruld of plat, rond of vierkant zijn; er zijn verschillende rechte lagen, maar ook spoelen of spoelen te koop.

Interessante informatie over beryllium wordt gepresenteerd in de volgende video.