Berylliumbronze: Zusammensetzung, Eigenschaften und Anwendung

In unserem Test gehen wir näher auf die Eigenschaften und physikalisch-chemischen Parameter der Kupfer-Beryllium-Legierung, besser bekannt als Berylliumbronze, ein. Lassen Sie uns über die physikalischen und chemischen Eigenschaften sowie den Anwendungsbereich dieser einzigartigen Zusammensetzung sprechen.

Berylliumbronze ist eine Kupfer-Beryllium-Legierung, die 0,5 bis 3% Beryllium enthält, in einigen Fällen können andere Verunreinigungen hinzugefügt werden. Berylliumbronze ist anders:

1. Erhöhte Dichte und Festigkeit, kombiniert mit nichtmagnetischen Eigenschaften und völliger Funkenfreiheit.
2. Es ist in der Lage, jede Art von Bearbeitung zu durchlaufen - Schneiden und Formen.
3. Die Legierung wird häufig zur Herstellung von Instrumenten, einschließlich Musikinstrumenten, sowie hochpräzisen Instrumenten und Kugeln für Schusswaffen verwendet.
4. Kupfer-Beryllium hat auch in der Luft- und Raumfahrttechnik Anwendung gefunden.

Berylliumbronze gehört zur Gruppe der sogenannten dispersionshärtenden Zusammensetzungen... Ihr besonderes Merkmal ist die Abhängigkeit des Löslichkeitsgrades von Legierungsbestandteilen vom Erhitzen.

Wenn das Abschrecken von einem einphasigen Abschnitt in einem Festkörper durchgeführt wird, wird im Vergleich zum Gleichgewichtszustand eines solchen Systems eine übermäßige Anzahl von Atomen der Hauptlegierungskomponente gebildet. Der resultierende konzentrierte Mischkristall zeichnet sich durch thermodynamische Instabilität und Zersetzungsneigung aus, bei einer Erhöhung des Temperaturniveaus wird dieser Prozess aktiviert. Der Kompaktierungseffekt erklärt sich durch die Verteilung der durch die Zersetzung von Stoffen anfallenden Niederschläge.

Die chemische Formel von Berylliumbronze ist BrB2, seine Zusammensetzung ist im aktuellen GOST beschrieben.

Die Legierung enthält folgende Inhaltsstoffe:

• Kupfer 97-98%;
• Beryllium 1,9-2,1%;
• Nickel 0,2-0,5%;
• weniger als 0,5 % Zusatzstoffe.

Die am häufigsten verwendeten Kupfer-Beryllium-Zusammensetzungen mit 2% Beryllium sowie Kupfer-Beryllium-Kobalt-Legierungen, bei denen der Beryllium-Anteil 0,8% nicht überschreitet. Die erste Legierung heißt hochlegierte Berylliumbronze, die zweite gehört zur Gruppe der niedriglegierten Sorten.

Berylliumkupfer hat die folgenden physikalisch-chemischen Eigenschaften.

1. Überschätzte elektrische und thermische Leitfähigkeit. Nach diesen Parametern ist die Substanz Kupfer nur geringfügig unterlegen.
2. Erhöhte Elastizitätsgrenze.
3. Fehlende Funkenbildung bei mechanischem Stoß.
4. Hohe Parameter der Korrosionsbeständigkeit, Härte und temporären Beständigkeit.

Alle diese Eigenschaften treten für alle Momente maximal auf, wenn Berylliumbronze verschiedenen Verarbeitungs- und Abschreckverfahren unterzogen wird. Bei der künstlichen Alterung erreichen solche Substanzen beispielsweise ihre endgültige Plastizität nach dem Abschrecken, das bei einer Temperatur von etwa 770 Grad durchgeführt wird - in diesem Zustand ist Berylliumbronze extrem leicht.

Die typische Beständigkeit des Stoffes entspricht 450 MPa. Dieser Parameter verdoppelt sich während der Prozesse der plastischen Verformung der Legierung um 35-50%. Infolgedessen werden die mechanischen Eigenschaften von Beryllium nach der Alterung, die unmittelbar nach Beendigung des Härteprozesses durchgeführt wird, extrem hoch.

Die für die Industrie grundlegenden Parameter der Kupfer-Beryllium-Zusammensetzung sind bei weitem nicht auf die aufgeführten beschränkt. Alle Bronzelegierungen, deren Gefüge Beryllium enthält, zeichnen sich durch eine hohe Hitzebeständigkeit aus – daraus hergestellte Produkte können bei Temperaturen bis zu 340 Grad Celsius ohne Veränderung ihrer Fähigkeiten funktionieren. Und wenn sie auf 500 Grad erhitzt werden, werden die mechanischen Eigenschaften und die Dichte von Berylliumbronzen in ihrer Leistung völlig identisch mit denen von Aluminium sowie Zinn-Phosphorit-Zusammensetzungen bei einer Standardbetriebstemperatur von etwa +20 Grad.

Diese Eigenschaft ermöglicht die Verwendung von Berylliumbronze zur Herstellung von Formgussteilen höchster Qualität.

Berylliumlegierungen sind für jede mechanische Bearbeitung (Schneiden, Löten und Schweißen) leicht zugänglich. Es gibt jedoch einige Einschränkungen bei der Durchführung der aufgeführten Manipulationen. Daher sollten alle Berylliumlegierungen sofort nach Abschluss des mechanischen Ablösens hartgelötet werden. Verwenden Sie in diesem Fall unbedingt Silberlot sowie Flussmittel. Wichtig ist, dass im Flussmittel selbst immer Fluoridsalze vorhanden sind. In den letzten Jahren hat sich das sogenannte Vakuumlöten verbreitet - es wird unter einer dicken Flussmittelschicht durchgeführt. Somit wird die einzigartige Qualität des Produktes sichergestellt.

Heutzutage wird das Lichtbogenschweißen beim Arbeiten mit Berylliumkupfer praktisch nicht verwendet, da es ein signifikantes thermisches Kristallisationsintervall aufweist. Das Schweißen von Naht, sowie Punkt- und Rollentypen in inerten Medien ist perfekt beherrscht. Es sollte hinzugefügt werden, dass die spezifischen mechanischen Eigenschaften des Materials keine Schweißarbeiten unmittelbar nach der Wärmebehandlung von Bronze zulassen - dies sollte unbedingt berücksichtigt werden, wenn man über die Technologie ihrer Verarbeitung nachdenkt.

Der folgende Indikator verdient besondere Aufmerksamkeit: Kühlrate. Dieser Indikator sollte extrem scharf sein, um die Zersetzung der übersättigten festen Zusammensetzung zu verhindern. Deshalb sollte man bei der Auswahl von Arbeitsabschreckmedien zunächst von den kritischen Drehzahlindikatoren ausgehen.Diese Daten bestätigen, dass beim Abschrecken von Bronze die maximalen Abkühlraten im Bereich von 500-250 Grad liegen sollten.

Langsame Prozesse in diesem Intervall führen zu einer vorzeitigen Freisetzung des Härters und bewirken eine Abnahme der Weiterhärtefähigkeit. Die kritische Abkühlgeschwindigkeit, die eine optimale Kombination von physikalischen und technischen Eigenschaften ermöglicht, entspricht 30-60 g/s für Kupfer mit Berylliumzusatz. Um den gewünschten Wert zu erreichen, wird die Legierung üblicherweise in Wasser abgeschreckt. Um die kritischen Geschwindigkeitsparameter zu reduzieren, wird der Legierung meist etwas Kobalt zugesetzt. Minimale Zugaben eines solchen Metalls erhöhen die Stabilität der unterkühlten Lösung. Ebenso können Magnesiumverunreinigungen die Haltbarkeit von Bronze beeinträchtigen.

Optisch wirkt Berylliumbronze wie eine farbige Legierung, die zusammen verwendet bei der Herstellung von Federelementen, Drähten, Stäben und einigen anderen Elementen, die erforderlich sind, um die Konfiguration beizubehalten. Bei häufigen Verformungen und ständigen Überlastungen hat ein solcher Draht eine erhöhte elektrische Leitfähigkeit, er wird in Niederfrequenzkontakten zur Herstellung von elektrischen Steckverbindern verwendet.

Starkes, nicht magnetisches, aber nicht funkendes Berylliumkupfer fand breite Anwendung bei der Herstellung von Zangen, Meißeln von Messern, Hämmern und Schraubenschlüsseln. Legierung optimal für den Umgang mit einigen explosiven Stoffen, zum Beispiel in Getreidespeichern, Bohrinseln oder in Kohlebergwerken.

Allgemeine Verwendung der Legierung für kryogene Gerätebei niedrigsten Temperaturen verwendet. Zum Beispiel Kühlwagen. Die Relevanz des Einsatzes von Kupfer-Beryllium in diesem Bereich erklärt sich durch seine Festigkeit und erhöhte Wärmeleitfähigkeit in diesem Temperaturbereich.

Verwenden Sie die Komposition zur Herstellung von Kugeln. Obwohl eine solche Anwendung eher ungewöhnlich ist, da ein Stahlgeschoss billiger ist und gleichzeitig ziemlich ähnliche Eigenschaften hat. Kupfer-Beryllium-Draht ist in mehreren Formen gleichzeitig erhältlich. Es kann lockig oder flach, rund oder eckig sein, verschiedene gerade Lagen sowie Coils oder Coils werden angeboten.

Interessante Informationen zu Beryllium werden im folgenden Video präsentiert.