Bronce de berilio: composición, propiedades y aplicación.

En nuestra revisión, nos detendremos con más detalle en las características y parámetros fisicoquímicos de la aleación de cobre-berilio, más conocida como bronce de berilio. Hablemos de las características físicas y químicas, así como del campo de aplicación de esta composición única.

El bronce de berilio es una aleación de cobre-berilio que contiene de 0,5 a 3% de berilio, en algunos casos se pueden agregar otras impurezas. Bronce de berilio es diferente:

1. Mayor densidad y fuerza, combinada con características no magnéticas y una ausencia total de chispas.
2. Es capaz de someterse a cualquier tipo de procesamiento: corte y modelado.
3. La aleación se usa ampliamente para la fabricación de instrumentos, incluidos instrumentos musicales, así como para instrumentos de alta precisión y balas para armas de fuego.
4. El cobre-berilio también ha encontrado su aplicación en tecnologías aeroespaciales.

El bronce de berilio pertenece al grupo de las denominadas composiciones que endurecen por dispersión.... Su característica distintiva es la dependencia del grado de solubilidad de los ingredientes de aleación en el calentamiento.

Cuando el enfriamiento rápido se realiza a partir de una sección de una sola fase en un sólido, se forma un número excesivo de átomos del componente de aleación principal en comparación con el estado de equilibrio de dicho sistema. La solución sólida concentrada resultante se caracteriza por inestabilidad termodinámica y tendencia a la descomposición; con un aumento en el nivel de temperatura, este proceso se activa. El efecto de compactación se explica por la dispersión de los precipitados obtenidos como resultado de la descomposición de sustancias.

La fórmula química del bronce de berilio es BrB2, su composición se detalla en el GOST actual.

La aleación incluye los siguientes ingredientes:

• cobre 97-98%;
• berilio 1,9-2,1%;
• níquel 0,2-0,5%;
• menos del 0,5% de aditivos.

Las composiciones de cobre-berilio más comúnmente utilizadas que contienen 2% de berilio, así como aleaciones de cobre-berilio-cobalto, donde el porcentaje de berilio no supera el 0,8%. La primera aleación se llama bronce de berilio de alta aleación, la segunda pertenece al grupo de grados de baja aleación.

El cobre berilio tiene las siguientes características fisicoquímicas.

1. Conductividad eléctrica y térmica sobrestimada. Según estos parámetros, la sustancia es solo ligeramente inferior al cobre.
2. Límite elástico aumentado.
3. Falta de chispas durante el choque mecánico.
4. Altos parámetros de resistencia a la corrosión, dureza y resistencia temporal.

Todas estas características se manifiestan al máximo en todos los momentos en que el bronce de berilio se somete a varios métodos de procesamiento y enfriamiento. Por ejemplo, con el envejecimiento artificial, tales sustancias alcanzan su plasticidad máxima después del enfriamiento, que se lleva a cabo a una temperatura de aproximadamente 770 grados; en este estado, el bronce de berilio es extremadamente liviano.

La resistencia típica de la sustancia corresponde a 450 MPa. Este parámetro se duplica durante los procesos de deformación plástica de la aleación en un 35-50%. Como consecuencia, después del envejecimiento, que se lleva a cabo inmediatamente después de la finalización del proceso de endurecimiento, las propiedades mecánicas del berilio se vuelven extremadamente altas.

Los parámetros de la composición cobre-berilio, fundamentales para la industria, están lejos de limitarse a los enumerados. Todas las aleaciones de bronce, cuya estructura incluye berilio, se caracterizan por una alta resistencia al calor: los productos fabricados con ellas pueden funcionar sin cambiar sus capacidades a temperaturas de hasta 340 grados Celsius. Y cuando se calienta a 500 grados, las propiedades mecánicas y la densidad de cualquier bronce de berilio se vuelven completamente idénticas en su desempeño al aluminio, así como a las composiciones de estaño-fosforita a una temperatura de funcionamiento estándar de aproximadamente +20 grados.

Esta propiedad permite el uso de bronce de berilio para la producción de piezas moldeadas de la más alta calidad.

Las aleaciones de berilio se adaptan fácilmente a cualquier procesamiento mecánico (corte, soldadura fuerte y soldadura fuerte). Aunque existen algunas restricciones para realizar las manipulaciones enumeradas. Por lo tanto, cualquier aleación de berilio debe soldarse inmediatamente después de que se complete el decapado mecánico. En este caso, asegúrese de utilizar soldadura de plata, así como fundente. Es importante que las sales de fluoruro siempre estén presentes en el propio fundente. En los últimos años, la llamada soldadura fuerte al vacío se ha generalizado: se lleva a cabo bajo una capa gruesa de fundente. Por lo tanto, se garantiza la calidad única del producto.

Pero hoy en día, la soldadura por arco eléctrico prácticamente no se utiliza cuando se trabaja con cobre berilio, ya que tiene un intervalo térmico de cristalización importante. Se ha dominado por completo la soldadura de costuras, así como los tipos de punto y rodillo en medios inertes. Debe agregarse que las características mecánicas específicas del material no permiten el trabajo de soldadura inmediatamente después del tratamiento térmico del bronce; esto ciertamente debe recordarse al pensar en la tecnología de su procesamiento.

El siguiente indicador merece una atención especial: velocidad de enfriamiento. Este indicador debe ser extremadamente nítido para evitar la descomposición de la composición sólida sobresaturada. Es por eso que, al seleccionar medios de enfriamiento de trabajo, en primer lugar, se debe partir de los indicadores de velocidad críticos.Estos datos confirman que durante el temple del bronce, las velocidades máximas de enfriamiento deben estar en el rango de 500-250 grados.

Los procesos lentos en este intervalo conducen a una liberación temprana del endurecedor y provocan una disminución en la capacidad de endurecer aún más. La velocidad de enfriamiento crítica, que permite lograr una combinación óptima de características físicas y técnicas, corresponde a 30-60 g / s para el cobre con berilio agregado. Para lograr el valor deseado, la aleación generalmente se enfría en agua. Para reducir los parámetros críticos de velocidad, generalmente se agrega un poco de cobalto a la aleación. Las adiciones mínimas de dicho metal aumentan la estabilidad de la solución superenfriada. Asimismo, las impurezas de magnesio pueden afectar la durabilidad del bronce.

Visualmente, el bronce de berilio parece una aleación coloreada, que en conjunto utilizado en la fabricación de elementos de resorte, alambre, varillas y algunos otros elementos que se requieren para mantener la configuración. Con deformaciones frecuentes y sobrecargas constantes, dicho cable tiene una conductividad eléctrica aumentada, se utiliza en contactos de baja frecuencia para la fabricación de conectores eléctricos.

Cobre de berilio fuerte, no magnético pero que no produce chispas encontró una amplia aplicación en la fabricación de alicates, cinceles de cuchillos, martillos y llaves inglesas. Aleación óptimo para el manejo de algunas sustancias explosivas, por ejemplo, en elevadores de granos, plataformas petrolíferas o en minas de carbón.

Uso común de la aleación para equipo criogénicoutilizado a las temperaturas más bajas. Por ejemplo, camiones frigoríficos. La relevancia del uso de cobre-berilio en esta área se explica por su resistencia y mayor conductividad térmica en este rango de temperatura.

Usa la composición para la producción de balas. Aunque tal aplicación es bastante inusual, ya que una bala de acero es más barata y al mismo tiempo tiene características bastante similares. El alambre de cobre-berilio está disponible en varias formas a la vez. Puede ser rizado o plano, redondo o cuadrado; se venden varias capas rectas, así como bobinas o bobinas.

En el siguiente video se presenta información interesante sobre el berilio.