Berilija bronza: sastāvs, īpašības un pielietojums

Mūsu pārskatā mēs sīkāk aplūkosim vara un berilija sakausējuma, kas labāk pazīstams kā berilija bronza, īpašībām un fizikāli ķīmiskajiem parametriem. Parunāsim par šī unikālā sastāva fizikālajām un ķīmiskajām īpašībām, kā arī pielietojuma jomu.

Berilija bronza ir vara un berilija sakausējums, kas satur no 0,5 līdz 3% berilija, dažos gadījumos var pievienot citus piemaisījumus. Berilija bronza ir savādāka:

1. Palielināts blīvums un izturība, apvienojumā ar nemagnētiskām īpašībām un pilnīgu dzirksteles neesamību.
2. Tas spēj veikt jebkāda veida apstrādi - griešanu un formēšanu.
3. Sakausējumu plaši izmanto instrumentu, tostarp mūzikas instrumentu, kā arī šaujamieroču precizitātes instrumentu un ložu ražošanā.
4. Vara-berilijs ir atradis savu pielietojumu arī kosmosa tehnoloģijās.

Berilija bronza pieder pie tā saukto dispersijas cietināšanas kompozīciju grupas... To atšķirīgā iezīme ir sakausējuma sastāvdaļu šķīdības pakāpes atkarība no karsēšanas.

Ja rūdīšanu veic no vienfāzes sekcijas cietā vielā, veidojas pārmērīgs galvenās leģējošās sastāvdaļas atomu skaits, salīdzinot ar šādas sistēmas līdzsvara stāvokli. Iegūtajam koncentrētajam cietajam šķīdumam ir raksturīga termodinamiskā nestabilitāte un tendence sadalīties; paaugstinoties temperatūras līmenim, šis process tiek aktivizēts. Sablīvēšanās ietekme skaidrojama ar vielu sadalīšanās rezultātā iegūto nogulšņu izkliedi.

Berilija bronzas ķīmiskā formula ir BrB2, tās sastāvs ir detalizēti aprakstīts pašreizējā GOST.

Sakausējums satur šādas sastāvdaļas:

• varš 97-98%;
• berilijs 1,9-2,1%;
• niķelis 0,2-0,5%;
• mazāk nekā 0,5% piedevu.

Visbiežāk lietotās vara-berilija kompozīcijas, kas satur 2% berilija, kā arī vara-berilija-kobalta sakausējumi, kur berilija procentuālais daudzums nepārsniedz 0,8%. Pirmo sakausējumu sauc par augsti leģētu berilija bronzu, otrais pieder pie zema sakausējuma marku grupas.

Berilija vara fizikāli ķīmiskās īpašības ir šādas.

1. Pārvērtēta elektriskā un siltuma vadītspēja. Saskaņā ar šiem parametriem viela ir tikai nedaudz zemāka par varu.
2. Paaugstināta elastības robeža.
3. Dzirksteļošanas trūkums mehāniskā trieciena laikā.
4. Augsti korozijas izturības, cietības un pagaidu izturības parametri.

Visas šīs īpašības maksimāli izpaužas visos brīžos, kad berilija bronza tiek pakļauta dažādām apstrādes un dzēšanas metodēm. Piemēram, mākslīgi novecojot, šādas vielas savu maksimālo plastiskumu sasniedz pēc dzēšanas, kas tiek veikta aptuveni 770 grādu temperatūrā - šādā stāvoklī berilija bronza ir ārkārtīgi viegla.

Vielas tipiskā pretestība atbilst 450 MPa. Šis parametrs sakausējuma plastiskās deformācijas procesos dubultojas par 35-50%. Rezultātā pēc novecošanas, kas tiek veikta uzreiz pēc sacietēšanas procesa pabeigšanas, berilija mehāniskās īpašības kļūst ārkārtīgi augstas.

Vara un berilija sastāva parametri, kas ir būtiski nozarei, nebūt neaprobežojas tikai ar uzskaitītajiem. Visiem bronzas sakausējumiem, kuru struktūrā ir iekļauts berilijs, ir raksturīga augsta karstumizturība – no tiem izgatavotie izstrādājumi var funkcionēt, nemainot savas iespējas temperatūrā līdz 340 grādiem pēc Celsija. Un, uzkarsējot līdz 500 grādiem, jebkuras berilija bronzas mehāniskās īpašības un blīvums pēc to veiktspējas kļūst pilnīgi identiski alumīnija, kā arī alvas-fosforīta kompozīcijām pie standarta darba temperatūras aptuveni +20 grādiem.

Šis īpašums ļauj izmantot berilija bronzu augstākās kvalitātes formas lējumu ražošanai.

Berilija sakausējumi ir viegli pakļaujami jebkurai mehāniskai apstrādei (griešanai, lodēšanai un metināšanai). Lai gan uzskaitīto manipulāciju veikšanai ir daži ierobežojumi. Tādējādi visi berilija sakausējumi ir jālodē uzreiz pēc mehāniskās noņemšanas. Šajā gadījumā noteikti izmantojiet sudraba lodmetālu, kā arī plūsmu. Ir svarīgi, lai fluorīda sāļi vienmēr būtu pašā plūsmā. Pēdējos gados plaši izplatīta ir tā sauktā vakuumlodēšana - to veic zem bieza plūsmas pārklājuma. Tādējādi tiek nodrošināta unikāla produkta kvalitāte.

Bet mūsdienās elektriskā loka metināšana praktiski netiek izmantota, strādājot ar berilija varu, jo tai ir ievērojams kristalizācijas termiskais intervāls. Pilnībā apgūta šuvju, kā arī punktveida un rullīšu veidu metināšana inertā vidē. Jāpiebilst, ka materiāla specifiskās mehāniskās īpašības neļauj metināšanas darbus veikt uzreiz pēc bronzas termiskās apstrādes – tas noteikti jāpatur prātā, domājot par to apstrādes tehnoloģiju.

Īpašu uzmanību ir pelnījis šāds rādītājs: dzesēšanas ātrums. Šim indikatoram jābūt ārkārtīgi asam, lai novērstu pārsātinātās cietās kompozīcijas sadalīšanos. Tāpēc, izvēloties darba dzesētāju, vispirms ir jāvadās no kritiskajiem ātruma rādītājiem.Šie dati apstiprina, ka bronzas rūdīšanas laikā maksimālajiem dzesēšanas ātrumiem jābūt 500-250 grādu robežās.

Palēninātie procesi šajā intervālā izraisa cietinātāja priekšlaicīgu izdalīšanos un samazina turpmākās sacietēšanas spēju. Kritiskais dzesēšanas ātrums, kas ļauj sasniegt optimālu fizisko un tehnisko īpašību kombināciju, atbilst 30-60 g/s vara ar pievienotu beriliju. Lai sasniegtu vēlamo vērtību, sakausējums parasti tiek rūdīts ūdenī. Lai samazinātu kritiskos ātruma parametrus, sakausējumam parasti pievieno nedaudz kobalta. Minimāla šāda metāla pievienošana palielina pārdzesētā šķīduma stabilitāti. Tāpat magnija piemaisījumi var ietekmēt bronzas izturību.

Vizuāli berilija bronza izskatās pēc krāsaina sakausējuma, kas kopā izmanto atsperu elementu, stiepļu, stieņu un dažu citu elementu ražošanā, kas nepieciešami konfigurācijas uzturēšanai. Ar biežām deformācijām un pastāvīgām pārslodzēm šādam vadam ir paaugstināta elektrovadītspēja, to izmanto zemfrekvences kontaktos elektrisko savienotāju ražošanai.

Spēcīgs nemagnētisks, bet nedzirksteļojošs berilija varš atrada plašu pielietojumu knaibles, nažu kaltu, āmuru un uzgriežņu atslēgu ražošanā. Sakausējums optimāls darbam ar dažām sprādzienbīstamām vielām, piemēram, graudu elevatoros, naftas ieguves platformās vai ogļraktuvēs.

Bieža sakausējuma izmantošana kriogēnām iekārtāmizmanto zemākajās temperatūrās. Piemēram, kravas automašīnas ar refrižeratoru. Vara-berilija izmantošanas nozīme šajā jomā ir izskaidrojama ar tā izturību un paaugstinātu siltumvadītspēju šajā temperatūras diapazonā.

Izmantojiet kompozīciju ložu ražošanai. Lai gan šāds pielietojums ir diezgan neparasts, jo tērauda lode ir lētāka un tajā pašā laikā tai ir diezgan līdzīgas īpašības. Vara-berilija stieple ir pieejama vairākos veidos vienlaikus. Tas var būt cirtaini vai plakans, apaļš vai kvadrāts, tiek pārdoti dažādi taisni slāņi, kā arī spoles vai spoles.

Interesanta informācija par beriliju ir sniegta nākamajā videoklipā.