Berülliumpronks: koostis, omadused ja rakendused

Oma ülevaates käsitleme üksikasjalikumalt berülliumpronksi nime all tuntud vase-berülliumi sulami omadusi ja füüsikalis-keemilisi parameetreid. Räägime selle ainulaadse koostise füüsikalistest ja keemilistest omadustest ning ulatusest.

Berülliumpronks on vase-berülliumi sulam, mis sisaldab 0,5–3% berülliumi, mõnel juhul võib lisada muid lisandeid. berüllium pronks on erinev:

1. Suurenenud tihedus ja tugevus koos mittemagnetiliste omadustega ja sädemete täielik puudumine.
2. See on võimeline läbima igasugust töötlemist - lõikamist ja vormimist.
3. Sulamit kasutatakse laialdaselt instrumentide, sealhulgas muusikariistade, aga ka tulirelvade täppisinstrumentide ja kuulide valmistamiseks.
4. Vask-berüllium on leidnud oma rakenduse ka kosmosetehnoloogiates.

Berülliumpronks kuulub nn dispersioonkarastatud kompositsioonide rühma.. Nende eripäraks on legeerivate koostisosade lahustumisastme sõltuvus kuumutamisest.

Kui karastamine viiakse läbi tahke aine ühefaasilisest piirkonnast, moodustub sellise süsteemi tasakaaluolekuga võrreldes liiga palju peamise legeeriva komponendi aatomeid. Saadud kontsentreeritud tahket lahust iseloomustab termodünaamiline ebastabiilsus ja kalduvus laguneda; temperatuuri taseme tõusuga see protsess aktiveerub. Tihendusefekt on seletatav ainete lagunemise tulemusena tekkivate eritiste hajutatusega.

Berülliumpronksi keemiline valem on BrB2, selle koostis on üksikasjalikult kirjeldatud kehtivas GOST-is.

Sulam sisaldab järgmisi koostisosi:

• vask 97-98%;
• berüllium 1,9-2,1%;
• nikkel 0,2-0,5%;
• vähem kui 0,5% lisandeid.

Kõige sagedamini kasutatakse 2% berülliumi sisaldavaid vase-berülliumi koostisi, samuti vase-berülliumi-koobalti sulameid, kus berülliumi protsent ei ületa 0,8%. Esimest sulamit nimetati kõrglegeeritud berülliumpronksiks, teine ​​kuulub madala legeeritud klasside rühma.

Berülliumvasel on järgmised füüsikalised ja keemilised omadused.

1. Suurenenud elektri- ja soojusjuhtivus. Nendes parameetrites on aine vasest vaid veidi madalam.
2. Suurenenud elastsuse piir.
3. Sädemete puudumine mehaaniliste löökide ajal.
4. Kõrged korrosioonikindluse, kõvaduse ja tõmbetugevuse parameetrid.

Kõik need omadused ilmnevad kõige paremini kõigil hetkedel, mil berülliumpronksi töödeldakse erinevatel töötlemis- ja kõvenemismeetoditel. Näiteks kunstliku vananemise korral saavutavad sellised ained oma ülima plastilisuse pärast kõvenemist, mis viiakse läbi temperatuuril ligikaudu 770 kraadi – sellises olekus on berülliumpronks erakordselt kerge.

Aine tüüpiline takistus vastab 450 MPa-le. See parameeter suureneb sulami plastilise deformatsiooni ajal 2 korda 35-50%. Selle tulemusena muutuvad berülliumi mehaanilised omadused pärast vananemist, mis viiakse läbi kohe pärast kõvenemisprotsessi lõppu, erakordselt kõrgeks.

Vase-berülliumi koostise parameetrid, mis on tööstuses olulised, ei piirdu kaugeltki loetletud loetletutega. Kõiki pronksisulameid, mille struktuuris on berüllium, iseloomustab kõrge kuumakindlus – nendest valmistatud tooted võivad toimida ilma oma võimeid muutmata temperatuuridel kuni 340 kraadi Celsiuse järgi. Ja 500 kraadini kuumutamisel muutuvad mistahes berülliumpronkside mehaanilised omadused ja tihedus oma toimivuselt täiesti identseks alumiiniumiga, aga ka tina-fosforiidi koostistega standardsel töötemperatuuril umbes +20 kraadi.

See omadus võimaldab kasutada berülliumpronksi kõrgeima kvaliteediga vormitud valandite tootmiseks.

Berülliumi sulamid on kergesti kohandatavad mis tahes töötlemiseks (lõikamine, jootmine ja keevitamine). Kuigi ülaltoodud manipulatsioonidel on mõned piirangud. Seega tuleks kõik berülliumi sulamid joota kohe pärast nende mehaanilise puhastamise lõpetamist.Sel juhul kasutage kindlasti hõbejoodet, aga ka räbustit. On oluline, et fluorisoolad oleksid kindlasti voos endas. Viimastel aastatel on laialt levinud nn vaakumjootmine - see viiakse läbi paksu räbustikatte all. Seega on tagatud toote ainulaadne kvaliteet.

Kuid berülliumvasega töötamisel elektrikaarkeevitust tänapäeval praktiliselt ei kasutata, kuna sellel on märkimisväärne kristallisatsiooni termiline ulatus. Üsna täies mahus on omandatud nii õmbluse kui ka punkt- ja rulltüüpide keevitamine inertses keskkonnas. Tasub lisada, et materjali spetsiifilised mehaanilised omadused ei võimalda keevitamist teha kohe pärast pronksi kuumtöötlust – seda tuleks nende töötlemise tehnoloogiat arvestades kindlasti meeles pidada.

Erilist tähelepanu väärib selline näitaja nagu jahutuskiirus. See indikaator peaks olema äärmiselt terav, et vältida üleküllastunud tahke koostise lagunemist. Seetõttu tuleb töökarastuskandja valikul lähtuda eelkõige kriitilise kiiruse näitajatest. Need andmed kinnitavad, et pronksi karastamise ajal peaksid maksimaalsed jahutuskiirused jääma vahemikku 500-250 kraadi.

Selle intervalli aeglased protsessid toovad kaasa kõvendi varase vabanemise ja põhjustavad edasise kõvenemise võime vähenemist. Kriitiline jahutuskiirus, mis võimaldab saavutada füüsikaliste ja tehniliste omaduste optimaalse kombinatsiooni, vastab berülliumi lisandiga vase puhul 30-60 g/sek. Soovitud väärtuse saavutamiseks jahutatakse sulam tavaliselt vees.Kriitiliste kiirusparameetrite vähendamiseks sisestatakse sulamisse tavaliselt väike kogus koobaltit. Sellise metalli minimaalne lisamine põhjustab ülejahutatud lahuse stabiilsuse suurenemist. Magneesiumi lisandid võivad samamoodi mõjutada pronksi vastupidavust.

Visuaalselt näeb berülliumpronks välja nagu värviline sulam, mis koos kasutatakse vedruelementide, traadi, varraste ja mõnede muude konfiguratsiooni säilitamist nõudvate elementide valmistamisel. Sagedaste deformatsioonide ja pidevate ülekoormuste korral on sellisel juhtmel suurenenud elektrijuhtivus, seda kasutatakse elektripistikute tootmiseks madalsageduslikes kontaktides.

Tugev, mittemagnetiline ja sädemevaba berülliumvask on leidnud laialdast rakendust tangide, nugade peitlite, vasarate ja mutrivõtmete valmistamisel. Sulam optimaalne teatud plahvatusohtlike ainete käitlemiseksnäiteks viljaelevaatorites, naftapuurtornides või söekaevandustes.

Sulami tavaline kasutamine krüogeensete seadmete jaokskasutatakse madalaimatel temperatuuridel. Näiteks külmikud. Vase-berülliumi kasutamise olulisust selles piirkonnas selgitab selle tugevus ja suurenenud soojusjuhtivus selles temperatuurivahemikus.

Kasutage kompositsiooni tulirelvade tootmiseks. Kuigi selline rakendus on üsna ebatavaline, kuna teraskuul on odavam ja samal ajal on neil üsna sarnased omadused.Vase-berülliumi traati toodetakse korraga mitmel kujul. See võib olla lokkis või lame, ümar või ruudukujuline, müügil on erinevad sirged kihid, aga ka rullid või tokkid.

Huvitav teave berülliumi kohta on esitatud järgmises videos.