Bronze de beril·li: composició, propietats i aplicació

A la nostra revisió, ens detenem amb més detall en les característiques i els paràmetres fisicoquímics de l'aliatge de coure-beril·li, més conegut com a bronze de beril·li. Parlem de les característiques físiques i químiques, així com del camp d'aplicació d'aquesta composició única.

El bronze de beril·li és un aliatge de coure-beril·li que conté entre un 0,5 i un 3% de beril·li, en alguns casos es poden afegir altres impureses. Bronze de beril·li és diferent:

1. Augment de la densitat i la força, combinades amb característiques no magnètiques i una absència total d'espurnes.
2. És capaç de sotmetre's a qualsevol tipus de processament: tall i conformació.
3. L'aliatge s'utilitza àmpliament per a la fabricació d'instruments, inclosos instruments musicals, així com instruments d'alta precisió i bales per a armes de foc.
4. El coure-beril·li també ha trobat la seva aplicació en tecnologies aeroespacials.

El bronze de beril·li pertany al grup de les anomenades composicions d'enduriment per dispersió... La seva característica distintiva és la dependència del grau de solubilitat dels ingredients d'aliatge de l'escalfament.

Quan l'extinció es realitza a partir d'una secció monofàsica en un sòlid, es forma un nombre excessiu d'àtoms del component d'aliatge principal en comparació amb l'estat d'equilibri d'aquest sistema. La solució sòlida concentrada resultant es caracteritza per inestabilitat termodinàmica i tendència a la descomposició; amb l'augment del nivell de temperatura, aquest procés s'activa. L'efecte de la compactació s'explica per la dispersió dels precipitats obtinguts com a conseqüència de la descomposició de les substàncies.

La fórmula química del bronze de beril·li és BrB2, la seva composició es detalla al GOST actual.

L'aliatge inclou els següents ingredients:

• coure 97-98%;
• beril·li 1,9-2,1%;
• níquel 0,2-0,5%;
• menys del 0,5% d'additius.

Les composicions de coure-beril·li més utilitzades que contenen un 2% de beril·li, així com aliatges de coure-beril·li-cobalt, on el percentatge de beril·li no supera el 0,8%. El primer aliatge s'anomena bronze de beril·li d'alt aliatge, el segon pertany al grup de graus de baix aliatge.

El coure de beril·li té les següents característiques fisicoquímiques.

1. Conductivitat elèctrica i tèrmica sobreestimada. Segons aquests paràmetres, la substància només és lleugerament inferior al coure.
2. Augment del límit elàstic.
3. Falta d'espurnes durant el xoc mecànic.
4. Alts paràmetres de resistència a la corrosió, duresa i resistència temporal.

Totes aquestes característiques es manifesten al màxim en tots els moments en què el bronze de beril·li se sotmet a diversos mètodes de processament i extinció. Per exemple, amb l'envelliment artificial, aquestes substàncies assoleixen la seva plasticitat màxima després de l'extinció, que es duu a terme a una temperatura d'uns 770 graus; en aquest estat, el bronze de beril·li és extremadament lleuger.

La resistència típica de la substància correspon a 450 MPa. Aquest paràmetre es duplica durant els processos de deformació plàstica de l'aliatge en un 35-50%. Com a conseqüència, després de l'envelliment, que es porta a terme immediatament després de la finalització del procés d'enduriment, les propietats mecàniques del beril·li es tornen extremadament elevades.

Els paràmetres de la composició de coure-beril·li, fonamentals per a la indústria, estan lluny de limitar-se als enumerats. Tots els aliatges de bronze, l'estructura dels quals inclou beril·li, es caracteritzen per una alta resistència a la calor: els productes fets amb ells poden funcionar sense canviar les seves capacitats a temperatures de fins a 340 graus centígrads. I quan s'escalfa a 500 graus, les propietats mecàniques i la densitat de qualsevol bronze de beril·li esdevenen completament idèntiques en el seu rendiment a l'alumini, així com a les composicions de fosforita d'estany a una temperatura de funcionament estàndard d'uns +20 graus.

Aquesta propietat permet l'ús del bronze de beril·li per a la producció de peces de fosa conformades de la màxima qualitat.

Els aliatges de beril·li són fàcilment susceptibles a qualsevol processament mecànic (tall, soldadura i soldadura). Tot i que hi ha algunes restriccions per dur a terme les manipulacions enumerades. Per tant, qualsevol aliatge de beril·li s'ha de soldar immediatament després de completar el desmuntatge mecànic. En aquest cas, assegureu-vos d'utilitzar soldadura de plata, així com flux. És important que les sals de fluorur estiguin sempre presents en el propi flux. En els darrers anys, s'ha generalitzat l'anomenada soldadura al buit: es realitza sota un gruixut recobriment de flux. Així, es garanteix la qualitat única del producte.

Però avui en dia, la soldadura per arc elèctric pràcticament no s'utilitza quan es treballa amb coure de beril·li, ja que té un interval tèrmic de cristal·lització important. S'ha dominat completament la soldadura de costura, així com els tipus de punts i rodets en mitjans inerts. Cal afegir que les característiques mecàniques específiques del material no permeten fer treballs de soldadura immediatament després del tractament tèrmic del bronze, això s'ha de tenir en compte quan es pensa en la tecnologia del seu processament.

El següent indicador mereix una atenció especial: velocitat de refredament. Aquest indicador ha de ser extremadament nítid per evitar la descomposició de la composició sòlida sobresaturada. És per això que, a l'hora de seleccionar els mitjans d'extinció de treball, en primer lloc, s'ha de procedir dels indicadors de velocitat crítics.Aquestes dades confirmen que durant l'extinció del bronze, les taxes de refredament màximes haurien d'estar en el rang de 500-250 graus.

Els processos lents en aquest interval condueixen a l'alliberament primerenc de l'enduridor i provoquen una disminució de la capacitat d'endurir encara més. La velocitat crítica de refrigeració, que permet aconseguir una combinació òptima de característiques físiques i tècniques, correspon a 30-60 g/s per al coure amb beril·li afegit. Per aconseguir el valor desitjat, l'aliatge s'acostuma generalment a l'aigua. Per reduir els paràmetres crítics de velocitat, normalment s'afegeix una mica de cobalt a l'aliatge. Les addicions mínimes d'aquest metall augmenten l'estabilitat de la solució superrefrigerada. De la mateixa manera, les impureses de magnesi poden afectar la durabilitat del bronze.

Visualment, el bronze de beril·li sembla un aliatge de colors, que junts s'utilitza en la fabricació d'elements de molla, filferro, varetes i alguns altres elements que són necessaris per mantenir la configuració. Amb deformacions freqüents i sobrecàrregues constants, aquest cable té una conductivitat elèctrica augmentada, s'utilitza en contactes de baixa freqüència per a la fabricació de connectors elèctrics.

Coure de beril·li fort, no magnètic però sense espurnes va trobar una àmplia aplicació en la fabricació de pinces, burins de ganivets, martells i claus. Aliatge òptim per manipular algunes substàncies explosives, per exemple, en elevadors de cereals, plataformes petrolieres o en mines de carbó.

Ús comú de l'aliatge per a equips criogènicsutilitzat a les temperatures més baixes. Per exemple, camions refrigerats. La rellevància de l'ús de coure-beril·li en aquesta àrea s'explica per la seva força i l'augment de la conductivitat tèrmica en aquest rang de temperatura.

Utilitzeu la composició per a la producció de bales. Tot i que aquesta aplicació és força inusual, ja que una bala d'acer és més barata i al mateix temps té característiques força similars. El filferro de coure-beril·li està disponible en diverses formes alhora. Pot ser arrissat o pla, rodó o quadrat; diverses capes rectes, així com bobines o bobines estan a la venda.

Al següent vídeo es presenta informació interessant sobre el beril·li.