Berilijev bron: sestava, lastnosti in uporaba

V našem pregledu se bomo podrobneje posvetili značilnostim in fizikalno-kemijskim parametrom zlitine bakra in berilija, bolj znane kot berilijev bron. Pogovorimo se o fizikalnih in kemijskih lastnostih, pa tudi o obsegu te edinstvene sestave.

Berilijev bron je zlitina bakra in berilija, ki vsebuje od 0,5 do 3% berilija, v nekaterih primerih se lahko dodajo druge nečistoče. berilijev bron je drugačen:

1. Povečana gostota in moč v kombinaciji z nemagnetnimi lastnostmi in popolno odsotnostjo iskrenja.
2. Sposoben je kakršne koli obdelave - rezanja in oblikovanja.
3. Zlitina se pogosto uporablja za izdelavo instrumentov, vključno z glasbili, pa tudi preciznih instrumentov in nabojev za strelno orožje.
4. Baker-berilij je našel svojo uporabo tudi v vesoljskih tehnologijah.

Berilijev bron spada v skupino tako imenovanih disperzijsko utrjenih sestavkov.. Njihova značilnost je odvisnost stopnje topnosti legirnih sestavin od segrevanja.

Ko se kaljenje izvaja iz enofaznega območja v trdni snovi, nastane preveliko število atomov glavne legirne komponente v primerjavi z ravnotežnim stanjem takega sistema. Za nastalo koncentrirano trdno raztopino je značilna termodinamična nestabilnost in nagnjenost k razpadu, s povišanjem temperature se ta proces aktivira. Učinek zbijanja je razložen z disperznostjo izločkov, ki nastanejo kot posledica razgradnje snovi.

Kemična formula berilijevega brona je BrB2, njegova sestava je podrobno opisana v trenutnem GOST.

Zlitina vključuje naslednje sestavine:

• baker 97-98%;
• berilij 1,9-2,1%;
• nikelj 0,2-0,5%;
• manj kot 0,5 % dodatkov.

Najpogosteje se uporabljajo bakreno-berilijeve sestavke, ki vsebujejo 2 % berilija, pa tudi bakrovo-berilij-kobaltove zlitine, kjer odstotek berilija ne presega 0,8 %. Prvo zlitino so poimenovali visokolegirani berilijev bron, druga spada v skupino nizkolegiranih razredov.

Berilijev baker ima naslednje fizikalne in kemijske lastnosti.

1. Povečana električna in toplotna prevodnost. V teh parametrih je snov le nekoliko slabša od bakra.
2. Povečana meja elastičnosti.
3. Pomanjkanje iskrenja med mehanskimi udarci.
4. Visoki parametri odpornosti proti koroziji, trdote in natezne trdnosti.

Vse te značilnosti so najbolj izrazite v vseh trenutkih, ko je berilijev bron podvržen različnim metodam obdelave in utrjevanja. Na primer, z umetnim staranjem takšne snovi dosežejo svojo končno plastičnost po utrjevanju, ki se izvaja pri temperaturi približno 770 stopinj - v tem stanju je berilijev bron izjemno lahek.

Tipična odpornost snovi ustreza 450 MPa. Ta parameter se med plastično deformacijo zlitine poveča za 2-krat za 35-50%. Posledično postanejo mehanske lastnosti berilija po staranju, ki se izvaja takoj po končanem procesu utrjevanja, izjemno visoke.

Parametri bakrovo-berilijeve sestave, ki so temeljni za industrijo, še zdaleč niso omejeni na naštete. Za vse bronaste zlitine, katerih struktura vključuje berilij, je značilna visoka toplotna odpornost - izdelki iz njih lahko delujejo brez spreminjanja svojih zmogljivosti pri temperaturah do 340 stopinj Celzija. In ko se segrejejo na 500 stopinj, postanejo mehanske lastnosti in gostota katere koli berilijeve bronaste v svoji zmogljivosti popolnoma enake aluminiju, pa tudi sestavkom kositra in fosforita pri standardni delovni temperaturi približno +20 stopinj.

Ta lastnost omogoča uporabo berilijevega brona za izdelavo oblikovanih ulitkov najvišje kakovosti.

Berilijeve zlitine so zlahka primerne za kakršno koli strojno obdelavo (rezanje, spajkanje in varjenje). Čeprav obstajajo nekatere omejitve za zgornje manipulacije. Zato je treba vse berilijeve zlitine spajkati takoj po končanem mehanskem čiščenju.V tem primeru obvezno uporabite srebrno spajko, pa tudi tok. Pomembno je, da so fluorove soli zagotovo prisotne v samem fluksu. V zadnjih letih je tako imenovano vakuumsko spajkanje postalo zelo razširjeno - izvaja se pod debelim premazom fluksa. Tako je zagotovljena edinstvena kakovost izdelka.

Toda elektroobločno varjenje se danes praktično ne uporablja pri delu z berilijevim bakrom, saj ima pomemben temperaturni interval kristalizacije. Varjenje šivov, pa tudi točkovnih in valjčnih vrst v inertnih medijih smo obvladali dokaj v celoti. Vredno je dodati, da posebne mehanske lastnosti materiala ne omogočajo varjenja takoj po toplotni obdelavi brona - to je vsekakor treba upoštevati pri obravnavi tehnologije njihove obdelave.

Posebno pozornost si zasluži tak indikator, kot je hitrost hlajenja. Ta indikator mora biti izjemno oster, da se prepreči razgradnja prenasičene trdne sestave. Zato je treba pri izbiri delovnega utrjevalnega medija najprej izhajati iz indikatorjev kritične hitrosti. Ti podatki potrjujejo, da morajo biti med utrjevanjem brona najvišje stopnje hlajenja v območju 500-250 stopinj.

Počasni procesi v tem intervalu povzročijo zgodnje sproščanje trdilca in povzročijo zmanjšanje sposobnosti nadaljnjega utrjevanja. Kritična hitrost hlajenja, ki omogoča doseganje optimalne kombinacije fizičnih in tehničnih lastnosti, ustreza 30-60 g / s za baker z dodatkom berilija. Za dosego želene vrednosti se zlitina običajno kali v vodi.Da bi zmanjšali kritične parametre hitrosti, se v zlitino običajno vnese majhna količina kobalta. Minimalni dodatki takšne kovine povzročijo povečanje stabilnosti prehlajene raztopine. Nečistoče magnezija lahko podobno vplivajo na obstojnost brona.

Vizualno je berilijev bron videti kot barvna zlitina, ki skupaj uporablja se pri izdelavi vzmetnih elementov, žice, palic in nekaterih drugih elementov, ki zahtevajo ohranitev konfiguracije. S pogostimi deformacijami in stalnimi preobremenitvami ima takšna žica povečano električno prevodnost, uporablja se v nizkofrekvenčnih kontaktih za izdelavo električnih konektorjev.

Trden, nemagneten in neiskreč berilijev baker je našel široko uporabo pri izdelavi klešč, dleta nožev, kladiv in ključev. Zlitina optimalen za rokovanje z nekaterimi eksplozivnimi snovmi, na primer v dvigalih za žito, naftnih ploščadih ali v rudnikih premoga.

Običajna uporaba zlitine za kriogeno opremouporabljajo pri najnižjih temperaturah. Na primer hladilniki. Pomembnost uporabe bakra-berilija na tem področju je razložena z njegovo močjo in povečano toplotno prevodnostjo v tem temperaturnem območju.

Uporabite sestavo za proizvodnjo strelnega orožja. Čeprav je takšna uporaba precej nenavadna, saj je jeklena krogla cenejša, hkrati pa imata precej podobne lastnosti.Žica iz bakra in berilija se proizvaja v več oblikah hkrati. Lahko je skodrana ali ravna, zaobljena ali kvadratna, v prodaji so različne ravne plasti, kot tudi kolobarji ali prameni.

Zanimive informacije o beriliju so predstavljene v naslednjem videu.