Бериллиевая бронза - уникальный сплав

Сплав, состоящий из меди и бериллия и подвергнутый термической обработке называют бериллиевой бронзой, обладающей уникальными свойствами, и нашедшей применение в современном смартфоне и телефоне.

Базовые параметры

БрБ2 - это самая широко распространённый тип бериллиевой бронзы. В состав этого материала входит бериллий, который обеспечивает ему высокую твёрдость - до 400 единиц по Бринелю. Но, необходимо отметить, что такая высокая твёрдость присуща сплаву, который прошёл через искусственное старение при температуре 300 - 350 градусов цельсия.

бериллиевая бронза

Бериллиевая бронза обладает высокой прочностью, стойкостью к воздействию различных химических веществ. Кроме этого, сплав отличается хорошей свариваемостью. Набор этих свойств позволяет применять бериллиевую бронзу в различных отраслях, например, в электротехнической, из него производят элементы контактных групп, пружины, различного типа мембраны. К сожалению, бериллий стоит достаточно дорого и это мешает массовому применению этого материла.

Массовый объем бериллия в таком сплаве лежит в диапазоне от 1,5 до 3 %, остальное занимает медь. Вместе с тем существуют сплавы, в состав которых входят кобальт или никель. Первую называют медно - кобальтовой, она носит название МКБ. Вторую называют медно - никелевой и обозначают МНБ. В этих марках объем бериллия не превышает 0,8%. МКБ и МНБ относят к низколегированным составам.

Между тем существует такая марка, как БрВ2,5. В ней массовая доля легирующих добавок составляет 2,5% и это позволяет отнести ее к высоколегированным.

Существуют и импортные материалы, имеющие следующую маркировку:

  • CuСо2Be, alloy 10, С17500;
  • CuNi2Be, alloy 11, С17510.

Бериллиевые бронзы имеют следующее свойство - при нагревании до определенных температур, легирующие добавки, входящие в их состав, начинают растворяться. То есть при термической обработке (закалке), концентрация легирующих компонентов растет. В итоге происходит образование так называемого пресыщенного раствора, который, кстати, обладает низкой устойчивостью. Все дело в том, что он (раствор) может сохранять базовые свойства, возникшие во время его появления. Если изменяются какие-либо параметры, например, температура, то раствор начинает распадаться на составные части. Более того, при нагреве, в соответствии с законами термодинамики, процесс разложения ускоряется. При разложении раствора образуются элементы разного размера и именно от их наличия зависит упрочняющий эффект, достигаемый в процессе закалки. Это называется дисперсионным упрочнением.

Важно - соблюдение всех технологических норм позволяет значительно повысить предельные параметры текучести бериллиевой бронзы.

Ключевой параметр термообработки - это температура. При обработке медно - бериллиевого сплава она лежит в пределах 775 ºC. Такая обработка приводит к росту временного сопротивления от 450 до 1400 МПа. Кроме того детали получают дополнительную пластичность.

Технологические свойства бериллиевой бронзы

К отличительным параметрам бериллиевой бронзы необходимо отнести теплостойкость. Свойства материалов этой группы не изменяются при нагреве вплоть до 340 ºC, а по достижении 500 ºC медно - бериллиевые сплавы показывают характеристики, такие же, как у алюминия или олова и их сплавов, работающих их в нормальных условиях.

Совокупность параметров медно - бериллиевого сплава допускает их использовать для изготовления высокоточных отливок. Кроме этого из бронзы производят листы, полосы, ленты (ГОСТ 1789-70), пруток (ГОСТ 15835-70), проволоку (ГОСТ 15834-77).

Надо отметить что этот материал легко поддается всем видам механической обработки, сварки и пайки. Но, выбирая бериллиевую бронзу в качестве материала для производства деталей и узлов, технолог должен помнить, что существует ряд ограничений, в частности на сварочные операции. Перед этими операциями необходимо выполнить зачистку кромок обрабатываемых деталей. Для пайки необходимо применять припой, в состав которого входит серебро. Место пайки, должно быть, защищено флюсом, содержащим в себе фтористые соли. Максимальное качество пайки может быть достигнуто при выполнении ее в вакууме.

Практика применения

Чаще всего детали, выполненные их бериллиевых сплавов, применяют в электронной и электротехнических отраслях. Из них изготавливают следующие узлы и детали, применяемые:

  • в аппаратуре для коммуникационных линий, оптико - волоконных коммуникациях;
  • соединительных компонентах, контактных группах, пружинных контактах;
  • разъёмах, компонентах микросхем.

В носимом мобильном устройстве связи и персональных компьютерах можно найти компоненты, выполненные из бериллиевых бронз.

Не обошлась без деталей из этого материала и нефтедобывающая промышленность. Из них получают такие детали и узлы:

  • трубы;
  • резьбовые компоненты;
  • инструмент;
  • детали насосов и оборудования, предназначенного для бурения породы.

ключ из бериллиевой бронзы

Химический состав этого материала обеспечивает высокую упругость. То есть, при ударах по изготовленным из этой бронзы деталям не возникают искры, а это очень важно для опасных производств, например, при добыче и транспортировке углеводородов.

Параметры бериллиевых сплавов допускают их использование в авиационной промышленности. Например, в конструкции шасси самолётов и вертолётов, навигационных системах и других комплексах.

Низколегированные сплавы нашли свое место и в сварочном деле. Из них производят электроды, применяемые в аппаратах контактной сварки.

Эта бронза широко применяется в литейном деле. В частности, из этого материала производят отдельные узлы для литьевых машин, стены камер, в которых осуществляется кристаллизация, литейные формы.

Развитие электротехнической промышленности, в том числе приборостроительной отрасли постоянно требует появление новых материалов. Это вызвано ужесточением требований к качеству продукции, ее надежности и длительность эксплуатации. До недавних пор бериллиевая бронза вполне удовлетворяла предъявляемым потребителями требованиям.

Промышленность освоила выпуск трех типов этих сплавов, но наращивание объемов их производства затруднено тем, что бериллий - это достаточно дефицитный материал и вследствии этого он обладает высокой ценой. Все это стало основанием для масштабных исследований в части поисков новых сплавов. В результате на свет появился материал под названием сплав 131. Из его состава исключен марганец, вместо него введен кремний и снижено содержание никеля. Такая замена привела к тому, что произошло кардинальное снижение электросопротивления, при сохранении параметров прочности и временного сопротивления разрыву.

Немного слов в заключение

Из всего вышесказанного можно сделать следующее заключение - на бронзы этого класса практически не оказывает влияние время и коррозия. Более того, с течением времени, бронза не теряет своих механических и других свойств. Уникальные параметры этого материала обеспечивают тепло - и электропроводность не уступающую, чистой меди.

Все это позволяет применять в технически сложных конструкция и можно сказать, что многие товаропроизводители применяют этот материал для повышения качества своей продукции.

Оцените статью:
Рейтинг: 0/5 - 0 голосов

Ещё статьи по теме: