ברונזה בריליום: הרכב, תכונות ויישום

בסקירה שלנו, נתעכב ביתר פירוט על התכונות והפרמטרים הפיזיקליים של סגסוגת הנחושת-בריליום, הידועה יותר בשם ברונזה בריליום. בואו נדבר על המאפיינים הפיזיקליים והכימיים, כמו גם על תחום היישום של הרכב ייחודי זה.

ברונזה בריליום היא סגסוגת נחושת-בריליום המכילה בין 0.5 ל-3% בריליום, במקרים מסוימים ניתן להוסיף זיהומים נוספים. ברונזה בריליום שונה:

1. צפיפות וחוזק מוגברים, בשילוב עם מאפיינים לא מגנטיים והיעדר מוחלט של ניצוצות.
2. הוא מסוגל לעבור כל סוג של עיבוד - חיתוך ועיצוב.
3. הסגסוגת נמצאת בשימוש נרחב לייצור כלי נגינה, כולל כלי נגינה, וכן כלים מדויקים וכדורים לכלי נשק.
4. נחושת-בריליום מצאה את יישומו גם בטכנולוגיות תעופה וחלל.

ברונזה בריליום שייך לקבוצה של מה שנקרא התקשות פיזור... המאפיין הייחודי שלהם הוא התלות של מידת המסיסות של מרכיבי סגסוגת בחימום.

כאשר הכיבוי מתבצע מקטע חד-פאזי במוצק, נוצר מספר מוגזם של אטומים של רכיב הסגסוג העיקרי בהשוואה למצב שיווי המשקל של מערכת כזו. התמיסה המוצקה המרוכזת שהתקבלה מאופיינת בחוסר יציבות תרמודינמית ובנטייה לפירוק; עם עלייה ברמת הטמפרטורה, תהליך זה מופעל. השפעת הדחיסה מוסברת על ידי פיזור המשקעים המתקבלים כתוצאה מפירוק חומרים.

הנוסחה הכימית של ברונזה בריליום היא BrB2, ההרכב שלה מפורט ב- GOST הנוכחי.

הסגסוגת כוללת את המרכיבים הבאים:

• נחושת 97-98%;
• בריליום 1.9-2.1%;
• ניקל 0.2-0.5%;
• פחות מ-0.5% תוספים.

הרכבי הנחושת-בריליום הנפוצים ביותר המכילים 2% בריליום, כמו גם סגסוגות נחושת-בריליום-קובלט, כאשר אחוז הבריליום אינו עולה על 0.8%. הסגסוגת הראשונה נקראת ברונזה בריליום סגסוגת גבוהה, השנייה שייכת לקבוצת דרגות הסגסוגת הנמוכה.

לנחושת בריליום יש את המאפיינים הפיזיקליים הכימיים הבאים.

1. מוליכות חשמלית ותרמית מוערכת יתר על המידה. לפי פרמטרים אלה, החומר נחות רק במעט מנחושת.
2. גבול אלסטי מוגבר.
3. חוסר ניצוץ במהלך הלם מכני.
4. פרמטרים גבוהים של עמידות בפני קורוזיה, קשיות ועמידות זמנית.

כל המאפיינים הללו באים לידי ביטוי בצורה מקסימלית עבור כל הרגעים שבהם ברונזה בריליום נתון לשיטות עיבוד וריבוי שונות. לדוגמה, עם הזדקנות מלאכותית, חומרים כאלה מגיעים לפלסטיות האולטימטיבית שלהם לאחר ההמרה, המתבצעת בטמפרטורה של כ-770 מעלות - במצב זה, ברונזה בריליום קלה במיוחד.

עמידות אופיינית של החומר תואמת ל-450 MPa. פרמטר זה מכפיל את עצמו במהלך תהליכי העיוות הפלסטי של הסגסוגת ב-35-50%. כתוצאה מכך, לאחר ההזדקנות, המתבצעת מיד לאחר השלמת תהליך ההתקשות, התכונות המכניות של הבריליום הופכות גבוהות ביותר.

הפרמטרים של הרכב הנחושת-בריליום, שהם הבסיסיים לתעשייה, רחוקים מלהיות מוגבלים לאלו המפורטים. כל סגסוגות הברונזה, שהמבנה שלהן כולל בריליום, מאופיינות בעמידות גבוהה בחום - מוצרים העשויים מהן יכולים לתפקד מבלי לשנות את היכולות שלהם בטמפרטורות של עד 340 מעלות צלזיוס. וכאשר מחומם ל-500 מעלות, המאפיינים המכניים והצפיפות של כל ברונזה בריליום הופכים זהים לחלוטין בביצועיהם לאלומיניום, כמו גם קומפוזיציות בדיל-פוספוריט בטמפרטורת הפעלה סטנדרטית של כ-20 מעלות.

מאפיין זה מאפשר שימוש בברונזה בריליום לייצור יציקות מעוצבות באיכות הגבוהה ביותר.

סגסוגות בריליום ניתנות בקלות לכל עיבוד מכני (חיתוך, הלחמה וריתוך). למרות שיש כמה הגבלות על ביצוע המניפולציות המפורטות. לפיכך, יש להלחים כל סגסוגות בריליום מיד לאחר השלמת הפשטה מכנית. במקרה זה, הקפד להשתמש בהלחמת כסף, כמו גם בשטף. חשוב שמלחי פלואור יהיו תמיד בשטף עצמו. בשנים האחרונות, הלחמת הוואקום הפכה לנפוצה - היא מתבצעת תחת ציפוי עבה של שטף. כך מובטחת האיכות הייחודית של המוצר.

אבל בימינו, ריתוך קשת חשמלי כמעט ואינו משמש כאשר עובדים עם נחושת בריליום, מכיוון שיש לו מרווח תרמי התגבשות משמעותי. ריתוך של תפר, כמו גם סוגים נקודתיים ורולר במדיה אינרטית עבר שליטה מלאה. יש להוסיף כי המאפיינים המכניים הספציפיים של החומר אינם מאפשרים לבצע עבודת ריתוך מיד לאחר טיפול בחום של ברונזה - זה בהחלט צריך לזכור כאשר חושבים על הטכנולוגיה של העיבוד שלהם.

האינדיקטור הבא ראוי לתשומת לב מיוחדת: קצב קירור. מחוון זה צריך להיות חד במיוחד על מנת למנוע את פירוק ההרכב המוצק העל-רווי. לכן, כאשר בוחרים אמצעי מרווה עבודה, קודם כל, יש להמשיך ממדדי המהירות הקריטיים.נתונים אלה מאשרים שבמהלך כיבוי הברונזה, קצבי הקירור המרביים צריכים להיות בטווח של 500-250 מעלות.

תהליכים איטיים במרווח זה מביאים לשחרור מוקדם של המקשה וגורמים לירידה ביכולת להתקשות נוספת. קצב הקירור הקריטי, המאפשר השגת שילוב אופטימלי של מאפיינים פיזיים וטכניים, מתאים ל-30-60 גרם/שניה לנחושת בתוספת בריליום. כדי להשיג את הערך הרצוי, הסגסוגת בדרך כלל מרווה במים. על מנת להפחית את פרמטרי המהירות הקריטיים, בדרך כלל מוסיפים מעט קובלט לסגסוגת. תוספות מינימליות של מתכת כזו מגדילות את היציבות של התמיסה המקוררת-על. כמו כן, זיהומים מגנזיום יכולים להשפיע על העמידות של ברונזה.

חזותית, ברונזה בריליום נראה כמו סגסוגת צבעונית, אשר יחד משמש לייצור אלמנטים קפיציים, תיל, מוטות ועוד כמה אלמנטים הנדרשים לשמירה על התצורה. עם עיוותים תכופים ועומסי יתר קבועים, לחוט כזה יש מוליכות חשמלית מוגברת, הוא משמש במגעים בתדר נמוך לייצור מחברים חשמליים.

נחושת בריליום חזקה שאינה מגנטית אך ללא ניצוצות מצא יישום רחב בייצור צבת, אזמלים של סכינים, פטישים ומפתחי מפתח. סַגסוֹגֶת אופטימלי לטיפול בחומרים נפיצים מסוימים, למשל, במעליות תבואה, אסדות נפט או במכרות פחם.

שימוש נפוץ בסגסוגת עבור ציוד קריוגניבשימוש בטמפרטורות הנמוכות ביותר. למשל משאיות קירור. הרלוונטיות של שימוש בנחושת-בריליום באזור זה מוסברת על ידי חוזקה ומוליכות תרמית מוגברת בטווח טמפרטורות זה.

השתמש בקומפוזיציה לייצור כדורים. למרות שיישום כזה הוא די יוצא דופן, שכן כדור פלדה זול יותר ובו בזמן יש לו מאפיינים דומים למדי. חוט נחושת-בריליום זמין בכמה צורות בו-זמנית. זה יכול להיות מתולתל או שטוח, עגול או מרובע; שכבות ישרות שונות, כמו גם סלילים או סלילים מוצעים במבצע.

מידע מעניין על בריליום מוצג בסרטון הבא.