Бериллиевая медь ( BeCu ), также известная как медь-бериллий ( CuBe ), бериллиевая бронза и пружинная медь , представляет собой медный сплав с содержанием бериллия 0,5–3% . [1] Медно-бериллиевые сплавы часто используются из-за их высокой прочности и хорошей проводимости как тепла, так и электричества. [2] Он используется из-за своей пластичности , свариваемости в металлообработке и механических свойств. Он имеет множество специализированных применений в инструментах для опасных сред, музыкальных инструментах, прецизионных измерительных устройствах, пулях и некоторых применениях в области аэрокосмической промышленности . Бериллий-медь и другие бериллиевые сплавы являются вредными канцерогенами и представляют опасность при вдыхании во время производства.
Бериллиевая медь — пластичный , свариваемый и обрабатываемый сплав. Как и чистая медь, она устойчива к неокисляющим кислотам (таким как соляная кислота и угольная кислота ) и продуктам разложения пластмасс [ необходимы дополнительные пояснения ] , абразивному износу и истиранию . Его можно подвергнуть термической обработке для повышения прочности, долговечности и электропроводности .
Бериллиевая медь достигает наибольшей прочности (до 1400 МПа (200 000 фунтов на квадратный дюйм)) среди всех сплавов на основе меди. [3] Ее теплопроводность составляет 62 БТЕ/ч-фут-°F (107 Вт/мК), что в 3–5 раз выше, чем у инструментальной стали . Он имеет температуру плавления твердого тела 1590 ° F (866 ° C ) и температуру плавления жидкости 1800 ° F (982 ° C). Он имеет высокую способность к горячей штамповке. Бериллий-медный сплав C17200 имеет прочность и твердость, аналогичные стали; Свойства твердости по Роквеллу в состоянии максимального возраста [ необходимы дальнейшие объяснения ] находятся в диапазоне 200 фунтов на квадратный дюйм и RC45.
C17200 обладает эффективными антикоррозийными свойствами при воздействии суровых условий, таких как морская вода и скважинные среды . Он выдерживает сульфидное или хлоридное коррозионное растрескивание под напряжением и устойчив к воздействию углекислого газа и водородного охрупчивания .
Медные сплавы в целом всегда считались неискрящими. C17200 обладает прочностью, позволяющей выдерживать использование ручными и механическими инструментами. Эти искробезопасные характеристики лучше всего применяются во взрывоопасных средах, например, в нефтегазовой и пороховой промышленности. [4]
Вдыхание пыли, тумана или паров, содержащих бериллий, может вызвать хроническую бериллиевую болезнь , которая ограничивает обмен кислорода между легкими и кровотоком. Международное агентство по изучению рака (IARC) относит бериллий к канцерогенам для человека первой группы. Национальная программа токсикологии (NTP) также относит бериллий к канцерогенам. Медно-бериллиевый сплав, содержащий менее 2,5% бериллия (в меди), не считается канцерогеном.
Бериллиевая медь — это сплав цветных металлов , используемый в пружинах , пружинной проволоке, тензодатчиках и других деталях, которые должны сохранять свою форму при повторяющихся нагрузках и деформациях. Он обладает высокой электропроводностью и используется в слаботочных контактах аккумуляторов и электрических разъемах.
Бериллиевая медь не искрит , но физически прочна и немагнитна , что соответствует требованиям директивы ATEX для зон 0, 1 и 2. Отвертки, плоскогубцы, гаечные ключи , долота , ножи и молотки из бериллиевой меди доступны для взрывоопасных сред . такие как нефтяные вышки , угольные шахты и элеваторы. Альтернативным металлом, который иногда используется для искробезопасных инструментов, является алюминиевая бронза . По сравнению со стальными инструментами, инструменты из бериллиевой меди дороже и не такие прочные, но свойства бериллиевой меди в опасных средах могут перевешивать недостатки. Некоторые из разнообразных применений BeCu включают:
Бериллиевая медь (C17200 и C17300) представляет собой стареющий сплав, который достигает высочайшей прочности среди всех сплавов на основе меди. Он может затвердеть от старения после придания ему пружин, замысловатых или сложных форм. Его ценят за эластичность , коррозионную стойкость, стабильность, проводимость и низкую ползучесть.
Закаленная бериллиевая медь — марки C17200 и C17300, подвергнутая старению и холодной вытяжке. Никакой дополнительной термообработки, кроме возможного легкого снятия напряжений, не требуется. Он достаточно пластичен, чтобы наматывать его по диаметру, и ему можно придать форму пружин и большинства форм. Закаленная проволока наиболее полезна там, где желательны свойства бериллиевой меди, но старение готовых деталей нецелесообразно.
Бериллиево-медные сплавы C17510 и C17500 поддаются старению и обеспечивают хорошую электропроводность, физические свойства и износостойкость. Они используются в пружинах и проволоке, где важна электропроводность или сохранение свойств при повышенных температурах.
Высокопрочные бериллиево-медные сплавы содержат до 2,7% бериллия (литые) или 1,6-2% бериллия с около 0,3% кобальта (деформированные). Прочность достигается за счет старения. Теплопроводность этих сплавов находится между теплопроводностью стали и алюминия. Литые сплавы часто формуют с помощью литьевых форм. Деформируемые сплавы обозначаются UNS как C17200–C17400, литые — C82000–C82800. Процесс закалки требует быстрого охлаждения отожженного металла, в результате чего образуется твердый раствор бериллия в меди, который затем выдерживают при температуре 200–460 °C не менее часа, вызывая осаждение метастабильных кристаллов бериллида в медной матрице. . Чрезмерное старение за пределами равновесной фазы истощает кристаллы бериллида и снижает их прочность. Бериллиды в литых сплавах аналогичны бериллидам в деформируемых сплавах.
Бериллиево-медные сплавы с высокой проводимостью содержат до 0,7% бериллия с небольшим количеством никеля и кобальта. Теплопроводность этих сплавов больше, чем у алюминия, и несколько меньше, чем у чистой меди; их часто используют в качестве электрических контактов. [9]