Βερύλιο-κράματα χαλκού

Τα κράματα βηρυλλίου-χαλκού είναι γνωστά για τον μοναδικό συνδυασμό αντοχής, σκληρότητας και αντοχής στη διάβρωση. Ένα σημαντικό χαρακτηριστικό αυτού του κράματος είναι ότι το βηρύλλιο-χαλκός μπορεί να μαλακώσει ή να σκληρυνθεί κατά βούληση με δύο απλές διαδικασίες θερμικής επεξεργασίας. Σε ένα πλήρως επεξεργασμένο με θερμότητα παρασκεύασμα, τα κράματα βηρυλλίου-χαλκού είναι τα σκληρότερα και ισχυρότερα από όλα τα κράματα πλούσια σε χαλκό (στα 1400MPa), στο βαθμό που είναι παρόμοια με πολλούς χάλυβες υψηλής ποιότητας.

Το πλεονέκτημα πάνω από χάλυβα

Φυσικά, το πλεονέκτημά του έναντι του χάλυβα είναι η υψηλότερη αντοχή στη διάβρωση, η υψηλότερη θερμική και ηλεκτρική αγωγιμότητα και οι μη σπινθήρες του. Είναι επίσης μη μαγνητικό και μπορεί να διαμορφωθεί από λωρίδες ή σύρματα σε μαλακή κατάσταση και αργότερα σκληρυνθεί με θερμική επεξεργασία.

Γενικά, κραματοποιημένα κράματα που περιέχουν από 1,7 έως 1,9% βηρύλλιο και έχουν κατακρημνιστεί με καθίζηση για δύο ώρες σε εύρος θερμοκρασιών 315°C έως 350°C θα παρέχει ιδιότητες ιδανικές για τους περισσότερους εμπορικούς σκοπούς. Για πιο μαλακές ποιότητες, μπορούν να χρησιμοποιηθούν υψηλότερες θερμοκρασίες.

Ένα υψηλό ελαστικό όριο, μαζί με ένα χαμηλό συντελεστή ελαστικότητας και αντοχής στην κόπωση, αποτιμώνται σε συγκεκριμένες τεχνικές εφαρμογές. Το κράμα είναι επίσης όλκιμο, συγκολλήσιμο και μηχανικά κατεργάσιμο. Ο χαλκός του βηρυλλίου χρησιμοποιείται συχνότερα για την παραγωγή μικρών ελατηρίων, διαφραγμάτων που ανταποκρίνονται στην πίεση, εύκαμπτων φυσερών, σωλήνων Bourdon και εξαρτημάτων οργάνων μέτρησης για ηλεκτρικές και βαρομετρικές εφαρμογές.

Χυτά και σφυρήλατα

Τα χυτά και τα σφυρήλατα του κράματος χρησιμοποιούνται σε περιοχές που απαιτούν υψηλή αντοχή σε συνδυασμό με καλή ηλεκτρική και θερμική αγωγιμότητα. Παραδείγματα περιλαμβάνουν ηλεκτρόδια για συσκευές συγκόλλησης αντίστασης και μήτρες για χύτευση πλαστικών. Οι εφαρμογές για το βηρύλλιο-χαλκό μπορούν να ταξινομηθούν σε τέσσερις ομάδες με βάση τις μοναδικές ιδιότητες που απαιτούνται:

• Άνοιξη, διάφραγμα και όργανα ευαίσθητα στην πίεση (ελαστικότητα και αντοχή)
• Μήτρες για βαθύ τράβηγμα και σφυρηλάτηση μετάλλων και χύτευση πλαστικών (υψηλή αντοχή και σκληρότητα)
• Ηλεκτρόδια συγκόλλησης με αντίσταση (αντοχή, αντοχή στη διάβρωση και αγωγιμότητα)
• Μη σπινθήρα εργαλεία (μη σπινθήρα, αντοχή και σκληρότητα)

Ενώ τα περισσότερα κράματα περιέχουν περίπου 2% βηρύλλιο, αυτό μπορεί να κυμαίνεται από 1,5 έως 3,0%, ανάλογα με την εφαρμογή. Οι ευαίσθητες στην πίεση χρήσεις, συμπεριλαμβανομένων των ελατηρίων, γενικά χρησιμοποιούν μικρότερη ποσότητα βηρυλλίου, η οποία είναι η ίδια εύθραυστη. Ενώ πεθαίνουν, τα οποία απαιτούν μεγαλύτερη σκληρότητα, περιέχουν μια ποσότητα βηρυλλίου στο υψηλότερο άκρο αυτού του φάσματος.

Το κοβάλτιο και το νικέλιο περιλαμβάνονται επίσης συχνά σε τέτοια κράματα, σε πολύ μικρές ποσότητες, για τη βελτίωση της απόκρισης στη θερμική επεξεργασία. Τα χαμηλά κράματα βηρυλλίου περιέχουν πολύ λιγότερο βηρύλλιο (λιγότερο από 1 τοις εκατό) και μεγαλύτερη ποσότητα κοβαλτίου (2 έως 3 τοις εκατό). Ενώ αυτά τα κράματα έχουν μικρότερη αντοχή και σκληρότητα, έχουν πολύ μεγαλύτερη αγωγιμότητα. Νεότερα, ιδιόκτητα κράματα έχουν επίσης αναπτυχθεί με συνθέσεις που πέφτουν μεταξύ τακτικών και χαμηλών κραμάτων χαλκού βηρυλλίου.

Εμπορικοί βαθμοί χαλκού του βηρυλλίου

Όλες οι εμπορικές ποιότητες χαλκού βηρυλλίου είναι κράματα σκλήρυνσης καθίζησης . Δηλαδή, μπορούν να μαλακώσουν με σβέση και να σκληρυνθούν με θέρμανση σε μέτρια θερμοκρασία. Σε περιβάλλοντα τόσο κανονικά όσο και σε αλμυρά ύδατα, η αντίσταση στη διάβρωση του βηρυλλίου είναι πολύ παρόμοια με εκείνη του καθαρού χαλκού. Ενώ οι εφαρμογές για το μέταλλο (π.χ. σε ελατήρια και εφαρμογές ευαίσθητες στην πίεση) ανταγωνίζονται συχνότερα τον χάλυβα, αυτό παρέχει ένα σημαντικό συγκριτικό πλεονέκτημα.

Ενώ το βέριλιο-χαλκός προσβάλλεται από θείο και ενώσεις του στοιχείου, μπορεί να εκτεθεί με ασφάλεια στα περισσότερα οργανικά υγρά, συμπεριλαμβανομένων προϊόντων πετρελαίου, ραφιναρισμένων ελαίων και βιομηχανικών διαλυτών. Όπως και ο χαλκός, τα κράματα βηρυλλίου-χαλκού σχηματίζουν προστατευτικό στρώμα οξειδίου στην επιφάνειά τους, που αντιστέκεται στην οξείδωση και την υποβάθμιση.

Πηγές

Χαλκός από βηρύλλιο. Ένωση Ανάπτυξης Χαλκού. CDA Δημοσίευση Νο. 54, 1962URL: www.copperinfo.co.ukBauccio, Michael (Ed.). Βιβλίο αναφοράς ASM Metals, Τρίτη έκδοση . Υλικό πάρκο, Οχάιο: ASM International. Π. 445.