برنز بریلیم

 

برنز بریلیم (Beryllium Bronze) یا آلیاژهای مس بریلیم (Copper Beryllium Alloys) دارای 0.6 تا 2% بریلیم همراه با 0.2 تا 2.5% کبالت میباشند. این آلیاژها قابلیت رسوب سختی دارند و میتوانند تا استحکام 212 ksi عملیات گرمایی شوند، که این بیشترین استحکام در آلیاژهای مس تجاری است. جدول زیر ترکیب شیمیایی، خواص مکانیکی و کاربرد های خاص آلیاژهای منتخب مس بریلیم را نشان می دهد.

آلیاژهای مس بریلیم برای ابزارهایی که نیاز به سختی زیاد و خواص غیرجرقه زنی دارند به کار می روند، مانند صنایع شیمیایی. مقاومت به خوردگی و خستگی همچنین استحکام این آلیاژها موجب شده که آنها برای ساخت قطعاتی مثل فنر، چرخ دنده، دیافراگم ها و سوپاپ ها مناسب باشند. همچنین در اتصالات برقی و نیز به عنوان قالب برای شکل دهی پلاستیک ها بهکار می روند. اگرچه این آلیاژها تنها مقدار کمی بریلیم دارند ولی نسبتاً گران هستند و بنابراین زمانی بهکار می روند که آلیاژ ارزان تر دیگری برای آن منظور وجود نداشته باشد.


ریزساختار آلیاژ مس بریلیم

ترتیب کلی رسوب گذاری در آلیاژ Cu-2%Be که با اشعه ایکس و میکروسکوپ الکترونی مطالعه شده است، به صورت زیر می باشد: 

مناطق GP در آلیاژ Cu-2%Be صفحات تک لایه ای می باشد که به طور هم سیما در صفحات {100} زمینه تشکیل می شوند. اندازه این مناطق بر حسب مدت و دمای پیر شدن تغییر می کند. مناطقی با قطر 10 تا 30 آنگستروم و ضخامت 2 تا 3 آنگستروم، پس از 100 ساعت پیرسازی در دمای 100 درجه سانتیگراد به دست آمده است و بعد از یک ساعت در دمای 198 درجه سانتیگراد، تا قطر 70 آنگستروم و ضخامت 1 تا 3 صفحه اتمی رشد می کنند. شکل روبرو نشان دهنده مناطق GP است که در آلیاژ Cu-2%Be بعد از پیرسازی به مدت یک ساعت در دمای 198 درجه سانتیگراد تشکیل شده است. پیر شدن بیشتر، فاز میانی َγ را به وجود می آورد که نیمه هم سیما است. این فاز وقتی که مناطق GP حضور دارند روی آن ها جوانه می زند. بالای خط حلالیت مناطق GP، که حدوداً 320 درجه سانتیگراد است، فاز َγ به صورت ناهمگن جوانه می زند. فاز َγ، که ساختار کریستالی B.C.T دارد، در شکل زیر نشان داده شده است. وقتی که َγ اول تشکیل می شود، َγ و مناطق GP هر دو وجود دارند. تشکیل فاز γَ همراه با نرم شدن آلیاژ به هنگام پیر شدن است.

با افزایش دمای پیر شدن تا 380 درجه سانتیگراد فاز منظم CuBe با ساختار BCC به وجود می آید. این فاز برای ایجاد ساختار یوتکتوییدی با دگرگونی فازی ناپیوسته مطابق شکل زیر رشد می کند. رسوب های ناپیوسته γ در دانه ها جوانه می زنند و به تدریج به داخل دانه ها گسترش می یابند به نحوی که پس از 16 ساعت در دمای 400 درجه سانتیگراد، ساختار کلی از نوع یوتکتویید می باشد. با افزایش مقدار فاز γ با فراپیری، کاهش سختی بیشتر می شود.