ベリリウムブロンズ：組成、特性および用途

私たちのレビューでは、ベリリウム青銅としてよく知られている銅-ベリリウム合金の特徴と物理化学的パラメーターについて詳しく説明します。物理的および化学的特性と、このユニークな組成の範囲について話しましょう。

ベリリウム青銅は、0.5～3%のベリリウムを含む銅-ベリリウム合金で、場合によっては他の不純物が添加されることがあります。 ベリリウムブロンズ 異なります：

1. 非磁性特性と組み合わせて密度と強度を高め、火花を完全に排除します。
2. 切断・成形などあらゆる加工が可能です。
3. この合金は、楽器、精密機器、銃器の弾丸などの器具の製造に広く使用されています。
4. ベリリウム銅は、航空宇宙技術にも応用されています。

ベリリウム青銅は、いわゆる分散硬化組成物のグループに属します。.それらの際立った特徴は、加熱に対する合金成分の溶解度の依存性です。

固体の単相領域から急冷すると、そのような系の平衡状態に比べて過剰な数の主合金成分の原子が形成されます。得られた濃縮固溶体は、熱力学的不安定性と崩壊傾向を特徴とし、温度レベルが上昇すると、このプロセスが活性化されます。圧縮効果は、物質の分解の結果として得られる分泌物の分散性によって説明されます。

ベリリウム青銅の化学式はBrB2で、その組成は現在のGOSTに詳述されています。

合金には次の成分が含まれています。

• 銅 97-98%;
• ベリリウム 1.9-2.1%;
• ニッケル 0.2-0.5%;
• 0.5%未満の添加物。

最も一般的に使用されるのは、2% のベリリウムを含む銅-ベリリウム組成物と、ベリリウムの割合が 0.8% を超えない銅-ベリリウム-コバルト合金です。最初の合金は高合金ベリリウム青銅と呼ばれ、2 番目の合金は低合金グレードのグループに属します。

ベリリウム銅には、次のような物理的および化学的特性があります。

1. 電気伝導率と熱伝導率が向上します。これらのパラメータでは、この物質は銅よりもわずかに劣っています。
2. 弾性限界の増加。
3. 機械的衝撃時のスパークの欠如。
4. 耐食性、硬度、引張強度の高いパラメーター。

これらすべての特性は、ベリリウム青銅がさまざまな処理および硬化方法にさらされるすべての瞬間で最も顕著です。 たとえば、人工老化では、そのような物質は硬化後に最終的な可塑性に達します。硬化は約770度の温度で行われます。この状態では、ベリリウムブロンズは非常に軽量です。

物質の典型的な抵抗は450 MPaに相当します。このパラメータは、合金が 35 ～ 50% 塑性変形する間に 2 倍に増加します。その結果、硬化プロセスの完了直後に実行されるエージングの後、ベリリウムの機械的特性は非常に高くなります。

産業にとって基本的な銅-ベリリウム組成のパラメーターは、記載されているものに限定されているわけではありません。 構造にベリリウムを含むすべての青銅合金は、高い耐熱性を特徴としています。それらで作られた製品は、摂氏 340 度までの温度で性能を変えることなく機能します。また、500 度に加熱すると、ベリリウム青銅の機械的特性と密度は、標準動作温度約 +20 度で、アルミニウムやスズ-リン組成と完全に同じになります。

この特性により、最高品質の成形鋳造品の製造にベリリウム青銅を使用することが可能になります。

ベリリウム合金は、あらゆる機械加工 (切断、はんだ付け、溶接) に容易に対応できます。 上記の操作にはいくつかの制限がありますが。そのため、ベリリウム合金は、機械的洗浄が完了したらすぐにはんだ付けする必要があります。この場合、必ず銀ろうとフラックスを使用してください。フッ素塩がフラックス自体に確実に存在することが重要です。近年、いわゆる真空はんだ付けが普及しています - それはフラックスの厚いコーティングの下で​​行われます。したがって、製品の独自の品質が保証されます。

しかし、ベリリウム銅は結晶化温度範囲が大きいため、電気アーク溶接は今日では実際には使用されていません。 シームの溶接、および不活性媒体でのスポットおよびローラー タイプは、かなり完全に習得されています。材料の特定の機械的特性により、ブロンズの熱処理直後に溶接を実行できないことを追加する価値があります。これは、処理技術を考慮するときに必ず覚えておく必要があります。

特別な注意は、次のような指標に値します 冷却速度。 このインジケータは、過飽和固体組成物の分解を防ぐために非常にシャープでなければなりません。そのため、加工硬化媒体を選択するときは、まず臨界速度の指標から進める必要があります。これらのデータは、青銅の硬化中の最大冷却速度が 500 ～ 250 度の範囲内であることを確認しています。

この間隔の遅いプロセスは、硬化剤の早期放出を伴い、さらに硬化する能力の低下を引き起こします。物理的特性と技術的特性の最適な組み合わせを達成することを可能にする臨界冷却速度は、ベリリウムを追加した銅で 30 ～ 60 g/秒に相当します。所望の値を達成するために、合金は通常水中で急冷されます。臨界速度パラメータを下げるために、通常、少量のコバルトが合金に導入されます。このような金属を最小限に添加すると、過冷却溶液の安定性が向上します。マグネシウムの不純物も同様に青銅の耐久性に影響を与える可能性があります.

視覚的には、ベリリウム ブロンズは着色された合金のように見えます。 構成保持を必要とするばね要素、ワイヤ、ロッド、およびその他の要素の製造に使用されます。 頻繁な変形と絶え間ない過負荷により、このようなワイヤは導電率が高くなり、電気コネクタの製造用の低周波接点に使用されます。

丈夫で非磁性、火花を出さないベリリウム銅 プライヤー、ナイフのノミ、ハンマー、レンチの製造に広く使用されています。 合金 一部の爆発性物質の取り扱いに最適たとえば、穀物エレベーター、石油リグ、炭鉱などです。

合金の常用 低温機器用最低気温で使用。たとえば、冷蔵庫。この領域でのベリリウム銅の使用の関連性は、この温度範囲での強度と熱伝導率の増加によって説明されます。

使用構成 銃器の生産のため。 このようなアプリケーションは非常に珍しいですが、鋼の弾丸は安価であると同時に非常に似た特性を持っているためです。ベリリウム銅線は、一度に複数の形状で製造されます。カーリーでもフラットでも、丸みを帯びたものでも四角いものでもかまいません;さまざまなストレート層が販売されており、コイルやかせもあります.

ベリリウムに関する興味深い情報は、次のビデオで紹介されています。