Ιδιότητες του χαλκού βηρυλλίου

Βηρύλλιο χαλκό, γνωστό και ως χαλκός βηρυλλίου, CuBe ή μπρούντζος βηρυλλίου, είναι ένα κράμα μετάλλου χαλκού και 0.5% έως 3% βηρυλλίου, μερικές φορές με άλλα στοιχεία κράματος, που έχει αξιοσημείωτες ιδιότητες κατεργασίας και χειρισμού μετάλλων.

Ο χαλκός από βηρύλλιο είναι ένα όλκιμο, συγκολλήσιμο και κατεργάσιμο κράμα. Είναι ανθεκτικό σε μη οξειδωτικά οξέα (όπως υδροχλωρικό οξύ ή ανθρακικό οξύ), πλαστικά προϊόντα αποσύνθεσης, φθορά και τριβή. Επιπλέον, μπορεί να υποστεί θερμική επεξεργασία για να αυξήσει την αντοχή, την αντοχή και την ηλεκτρική αγωγιμότητα.

Επειδή το βηρύλλιο είναι τοξικό, υπάρχουν ορισμένα ζητήματα ασφάλειας με το χειρισμό των κραμάτων του. Σε στερεή μορφή και ως τελικό προϊόν, ο χαλκός από βηρύλλιο δεν είναι ιδιαίτερα επικίνδυνος για την υγεία. Ωστόσο, η εισπνοή σκόνης που σχηματίζεται κατά τη μηχανική κατεργασία ή τη συγκόλληση μπορεί να προκαλέσει σοβαρή βλάβη στους πνεύμονες. Οι ενώσεις του βηρυλλίου είναι γνωστές καρκινογόνες ουσίες για τον άνθρωπο όταν εισπνέονται. Επομένως, ο χαλκός από βηρύλλιο μερικές φορές αντικαθίσταται από ασφαλέστερα κράματα χαλκού, όπως ο χαλκός Cu-Ni-Sn.

Ο χαλκός από βηρύλλιο χρησιμοποιείται για ελατήρια και άλλα μέρη που πρέπει να διατηρήσουν το σχήμα τους κατά την επανειλημμένη καταπόνηση. Λόγω της ηλεκτρικής αγωγιμότητάς του, χρησιμοποιείται για επαφές χαμηλού ρεύματος σε μπαταρίες και ηλεκτρικούς συνδετήρες. Και επειδή ο χαλκός από βηρύλλιο δεν παράγει σπινθήρες αλλά είναι φυσικά σκληρός και μη μαγνητικός, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή εργαλείων που μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε εκρηκτικά περιβάλλοντα ή για σκοπούς EOD. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν ποικίλοι τύποι εργαλείων, όπως κατσαβίδια, πένσες, κλειδιά, κρύες σμίλες και σφυριά. Ένα άλλο μέταλλο που χρησιμοποιείται μερικές φορές για εργαλεία που δεν σπινθηρίζουν είναι ο μπρούτζος αλουμινίου. Τα χάλκινα εργαλεία από βηρύλλιο είναι πιο ακριβά, όχι τόσο ισχυρά και φθείρονται πιο γρήγορα από τα χαλύβδινα εργαλεία. Ωστόσο, τα πλεονεκτήματα της χρήσης χαλκού βηρυλλίου σε επικίνδυνα περιβάλλοντα υπερτερούν αυτών των μειονεκτημάτων.

Ο χαλκός από βηρύλλιο χρησιμοποιείται επίσης συχνά για την κατασκευή κρουστών οργάνων επαγγελματικής ποιότητας, ειδικά ντέφι και τρίγωνα, τα οποία εκτιμώνται ιδιαίτερα για τον καθαρό τόνο τους και την έντονη αντήχησή τους. Σε αντίθεση με τα περισσότερα άλλα υλικά, τα όργανα που κατασκευάζονται από χαλκό βηρυλλίου θα διατηρούν σταθερό τόνο και χροιά καθώς το υλικό αντηχεί. Η «αίσθηση» αυτών των οργάνων είναι πλούσια και μελωδική, σε σημείο που θα φαινόταν παράταιρο όταν χρησιμοποιούνται στους πιο σκοτεινούς, πιο ρυθμικούς ήχους της κλασικής μουσικής.

Ο χαλκός από βηρύλλιο χρησιμοποιείται επίσης σε κρυογονικό εξοπλισμό εξαιρετικά χαμηλής θερμοκρασίας, όπως ψυγεία αραίωσης, επειδή συνδυάζει μηχανική αντοχή με σχετικά υψηλή θερμική αγωγιμότητα σε αυτό το εύρος θερμοκρασίας.

Ο χαλκός από βηρύλλιο χρησιμοποιείται επίσης σε σφαίρες διάτρησης θωράκισης, αν και οποιαδήποτε τέτοια χρήση είναι ασυνήθιστη, καθώς οι σφαίρες που κατασκευάζονται από κράματα χάλυβα είναι πολύ φθηνότερες, αλλά έχουν παρόμοιες ιδιότητες.

Ο χαλκός από βηρύλλιο χρησιμοποιείται επίσης στη μέτρηση κατά τη διάτρηση εργαλείων στη βιομηχανία κατευθυντικής (γωνιακής διάτρησης). Μερικές εταιρείες που κατασκευάζουν αυτά τα εργαλεία είναι η GE (QDT Tensor Positive Pulse Tools) και η Sondex (Geolink Negative Pulse Tools). Δεδομένου ότι τα μαγνητόμετρα χρησιμοποιούνται για τους υπολογισμούς που λαμβάνονται από το εργαλείο, απαιτείται ένα μη μαγνητικό κράμα.

Τα κράματα χαλκού βηρυλλίου υψηλής αντοχής περιέχουν έως και 2,7% βηρύλλιο (χυτό) ή 1.6-2% βηρύλλιο και περίπου 0},3% κοβάλτιο (επεξεργασμένο). Υψηλή μηχανική αντοχή επιτυγχάνεται με σκλήρυνση με κατακρήμνιση ή σκλήρυνση με γήρανση. Η θερμική αγωγιμότητα αυτών των κραμάτων είναι μεταξύ αυτής του χάλυβα και του αλουμινίου. Τα χυτά κράματα χρησιμοποιούνται συχνά ως υλικά για καλούπια έγχυσης. Τα σφυρήλατα κράματα χαρακτηρίζονται από το UNS ως C172000 έως C17400 και τα χυτά κράματα ως C82000 έως C82800. Η διαδικασία σκλήρυνσης απαιτεί ταχεία ψύξη του ανοπτημένου μετάλλου, με αποτέλεσμα ένα στερεό διάλυμα βηρυλλίου στον χαλκό, το οποίο στη συνέχεια διατηρείται σε 200-460 βαθμό για τουλάχιστον μία ώρα για να προωθήσει την καθίζηση μετασταθερών κρυστάλλων βηρυλλίου στη μήτρα χαλκού . Ο μέσος όρος αποφεύγεται επειδή ο σχηματισμός μιας φάσης ισορροπίας θα κατανάλωσε τους κρυστάλλους του βηρυλλίου και θα μείωνε την ενίσχυση της αντοχής. Το βηρύλλιο στο χυτό και στα σφυρήλατα κράματα είναι παρόμοιο.