برونز البريليوم: التركيب والخصائص والتطبيق

في مراجعتنا ، سوف نتناول المزيد من التفاصيل حول الميزات والمعايير الفيزيائية والكيميائية لسبائك النحاس والبريليوم ، والمعروفة باسم برونز البريليوم. دعنا نتحدث عن الخصائص الفيزيائية والكيميائية ، وكذلك مجال تطبيق هذه التركيبة الفريدة.

برونز البريليوم عبارة عن سبيكة من النحاس والبريليوم تحتوي على 0.5 إلى 3٪ بريليوم ، وفي بعض الحالات يمكن إضافة شوائب أخرى. برونز البريليوم مختلف:

1. زيادة الكثافة والقوة ، جنبًا إلى جنب مع الخصائص غير المغناطيسية والغياب التام للشرر.
2. إنه قادر على الخضوع لأي نوع من المعالجة - القطع والتشكيل.
3. تُستخدم السبيكة على نطاق واسع في صناعة الأدوات ، بما في ذلك الآلات الموسيقية ، فضلاً عن الأدوات عالية الدقة والرصاص للأسلحة النارية.
4. وجد النحاس والبريليوم أيضًا تطبيقه في تقنيات الطيران.

ينتمي برونز البريليوم إلى مجموعة ما يسمى تركيبات تصليب التشتت... السمة المميزة لها هي اعتماد درجة ذوبان مكونات صناعة السبائك على التسخين.

عندما يتم إجراء التبريد من قسم أحادي الطور في مادة صلبة ، يتم تكوين عدد كبير من ذرات مكون السبائك الرئيسي بالمقارنة مع حالة التوازن لمثل هذا النظام. يتميز المحلول الصلب المركز الناتج بعدم الاستقرار الديناميكي الحراري والميل إلى التحلل ؛ مع زيادة مستوى درجة الحرارة ، يتم تنشيط هذه العملية. يتم تفسير تأثير الانضغاط من خلال تشتت الرواسب الناتجة عن تحلل المواد.

الصيغة الكيميائية لبرونز البريليوم هي BrB2 ، تركيبها مفصل في GOST الحالي.

تشتمل السبيكة على المكونات التالية:

• نحاس 97-98٪ ؛
• البريليوم 1.9-2.1٪ ؛
• نيكل 0.2-0.5٪ ؛
• أقل من 0.5٪ إضافات.

أكثر تركيبات النحاس والبريليوم شيوعًا والتي تحتوي على 2٪ بريليوم ، وكذلك سبائك النحاس والبريليوم والكوبالت ، حيث لا تزيد نسبة البريليوم عن 0.8٪. تسمى السبيكة الأولى برونز البريليوم عالي السبيكة ، والثانية تنتمي إلى مجموعة الدرجات منخفضة السبيكة.

يحتوي نحاس البريليوم على الخصائص الفيزيائية والكيميائية التالية.

1. المبالغة في الموصلية الكهربائية والحرارية. وفقًا لهذه المعلمات ، تكون المادة أقل شأناً من النحاس.
2. زيادة حد المرونة.
3. عدم وجود شرارة أثناء الصدمة الميكانيكية.
4. معايير عالية لمقاومة التآكل والصلابة والمقاومة المؤقتة.

تتجلى كل هذه الخصائص إلى أقصى حد في جميع اللحظات التي يتعرض فيها برونز البريليوم لمختلف طرق المعالجة والتبريد. على سبيل المثال ، مع الشيخوخة الاصطناعية ، تصل هذه المواد إلى اللدونة القصوى بعد التبريد ، والتي تتم عند درجة حرارة حوالي 770 درجة - في هذه الحالة ، يكون برونز البريليوم خفيفًا للغاية.

المقاومة النموذجية للمادة تقابل 450 ميجا باسكال. تتضاعف هذه المعلمة أثناء عمليات تشوه السبيكة البلاستيكية بنسبة 35-50٪. نتيجة لذلك ، بعد الشيخوخة ، والتي تتم فور الانتهاء من عملية التصلب ، تصبح الخواص الميكانيكية للبريليوم عالية للغاية.

إن معايير تركيبة النحاس والبريليوم ، والتي تعتبر أساسية للصناعة ، بعيدة كل البعد عن كونها مقتصرة على تلك المدرجة. تتميز جميع سبائك البرونز ، التي يشتمل هيكلها على البريليوم ، بمقاومة عالية للحرارة - يمكن للمنتجات المصنوعة منها أن تعمل دون تغيير قدراتها عند درجات حرارة تصل إلى 340 درجة مئوية. وعند تسخينها إلى 500 درجة ، تصبح الخصائص الميكانيكية وكثافة أي برونز من البريليوم متطابقة تمامًا في أدائها مع الألومنيوم ، وكذلك تركيبات القصدير والفوسفوريت عند درجة حرارة تشغيل قياسية تبلغ حوالي +20 درجة.

تسمح هذه الخاصية باستخدام برونز البريليوم لإنتاج مصبوبات ذات جودة عالية.

سبائك البريليوم قابلة بسهولة لأي معالجة ميكانيكية (القطع والنحاس واللحام). على الرغم من وجود بعض القيود على تنفيذ التلاعبات المدرجة. وبالتالي ، يجب أن يتم لحام أي سبائك من البريليوم بالنحاس مباشرة بعد اكتمال التقشير الميكانيكي. في هذه الحالة ، تأكد من استخدام اللحام الفضي ، وكذلك التدفق. من المهم أن تكون أملاح الفلورايد موجودة دائمًا في التدفق نفسه. في السنوات الأخيرة ، انتشر ما يسمى بالنحاس المفرغ - يتم تنفيذه تحت طبقة سميكة من التدفق. وبالتالي ، يتم ضمان الجودة الفريدة للمنتج.

ولكن في الوقت الحاضر ، لا يتم استخدام اللحام بالقوس الكهربائي عمليًا عند العمل بنحاس البريليوم ، نظرًا لأنه يحتوي على فاصل حراري كبير للتبلور. لقد تم إتقان لحام التماس ، بالإضافة إلى أنواع البقعة والأسطوانات في الوسائط الخاملة بالكامل. يجب إضافة أن الخصائص الميكانيكية المحددة للمادة لا تسمح بإجراء أعمال اللحام فورًا بعد المعالجة الحرارية للبرونز - يجب أن يؤخذ ذلك في الاعتبار عند التفكير في تقنية معالجتها.

المؤشر التالي يستحق اهتماما خاصا: معدل التبريد. يجب أن يكون هذا المؤشر حادًا للغاية لمنع تحلل التركيبة الصلبة المفرطة التشبع. لهذا السبب ، عند اختيار وسائط التبريد العاملة ، أولاً وقبل كل شيء ، يجب على المرء أن ينطلق من مؤشرات السرعة الحرجة.تؤكد هذه البيانات أنه أثناء تبريد البرونز ، يجب أن تكون معدلات التبريد القصوى في حدود 500-250 درجة.

تؤدي العمليات البطيئة في هذه الفترة الزمنية إلى إطلاق مبكر للمصلب وتسبب في انخفاض القدرة على زيادة التصلب. معدل التبريد الحرج ، الذي يسمح بتحقيق مزيج مثالي من الخصائص الفيزيائية والتقنية ، يتوافق مع 30-60 جم ​​/ ثانية للنحاس مع إضافة البريليوم. لتحقيق القيمة المرغوبة ، عادة ما يتم إخماد السبيكة في الماء. من أجل تقليل معلمات السرعة الحرجة ، يتم عادةً إضافة القليل من الكوبالت إلى السبيكة. يزيد الحد الأدنى من الإضافات لمثل هذا المعدن من ثبات المحلول فائق البرودة. وبالمثل ، يمكن أن تؤثر شوائب المغنيسيوم على متانة البرونز.

بصريا ، البرونز البريليوم يشبه سبيكة ملونة ، والتي معا تستخدم في تصنيع عناصر الزنبرك والأسلاك والقضبان وبعض العناصر الأخرى اللازمة للحفاظ على التكوين. مع التشوهات المتكررة والأحمال الزائدة المستمرة ، فإن مثل هذا السلك له موصلية كهربائية متزايدة ، ويتم استخدامه في ملامسات التردد المنخفض لتصنيع الموصلات الكهربائية.

نحاس بريليوم قوي غير مغناطيسي ولكنه غير شرر لها تطبيقات واسعة في صناعة الكماشة ، أزاميل السكاكين ، المطارق ومفاتيح الربط. سبيكة الأمثل للتعامل مع بعض المواد المتفجرة، على سبيل المثال ، في مصاعد الحبوب ، ومنصات البترول أو في مناجم الفحم.

الاستخدام الشائع للسبيكة لمعدات التبريدتستخدم في أدنى درجات الحرارة. على سبيل المثال ، شاحنات مبردة. تفسر أهمية استخدام النحاس البريليوم في هذه المنطقة من خلال قوتها وزيادة التوصيل الحراري في نطاق درجات الحرارة هذا.

استخدم التكوين لإنتاج الرصاص. على الرغم من أن مثل هذا التطبيق غير معتاد تمامًا ، نظرًا لأن الرصاصة الفولاذية أرخص وفي نفس الوقت لها خصائص متشابهة إلى حد ما. يتوفر سلك النحاس والبريليوم بعدة أشكال في وقت واحد. يمكن أن يكون مجعدًا أو مسطحًا ، مستديرًا أو مربعًا ؛ طبقات مستقيمة مختلفة ، وكذلك لفائف أو ملفات ، معروضة للبيع.

يتم عرض معلومات مثيرة للاهتمام حول البريليوم في الفيديو التالي.