آلیاژ مس برلیوم، انواع، کاربرد و ویژگی بریلیم مس

این مقاله تمام اطلاعاتی را که باید در مورد مس برلیوم بدانید ارائه می کند. مواردی چون بریلیم مس چیست؟ انواع، ویژگی‌ها، کاربرد و موارد استفاده آلیاژ مس برلیوم، مقایسه آن با آلیاژ برنج و برنز، را به طور کامل توضیح خواهیم داد. همچنین در صورت نیاز به جزئیات درباره خرید و مراکز فروش به صفحه قیمت میلگرد مس برلیوم مراجعه کنید.

مس برلیوم چیست؟

مس برلیوم (BeCu) یک آلیاژ سخت شده در سن با استحکام بالا و خواص غیر مغناطیسی و بدون جرقه است. در بازار فلزات این محصول فلزی با اسامی برنز بریلیم و مس فنری نیز معروف است. بریلیوم مسی از ترکیب 0.5٪ تا 3٪ بریلیوم با مس برای ایجاد فلزی با بالاترین استحکام نسبت به آلیاژهای مبتنی بر مس ساخته می شود. مقدار برلیوم مخلوط شده با مس، عیار مس برلیوم را تعیین می کند و هر گرید دارای مزایا و خواص مثبت خاص خود است. قدرت و  رسانایی آنها تقسیم بین درجه ها را تعیین می کند.

در مقایسه با اکثر آلیاژها، مس برلیوم یک آلیاژ جدید است. بر خلاف برنج و برنز که قرن ها پیش کشف شد، برلیوم برای اولین بار در سال 1828 با واکنش کلرید برلیوم با پتاسیم جدا شد. اولین قطعات فلزی مس بریلیوم به شکل فنرهای رسانا در سال 1920 ساخته شد و در رله های تابلوی تلفن استفاده شد. در دهه 1970، مس برلیوم در صنعت خودروسازی و مخابرات رایج شد.

امروزه مس برلیوم به طور گسترده در صنایعی مانند انرژی (ابزار استخراج نفت و گاز، استخراج زغال سنگ)، برق، الکترونیک (اتصالات)، کرایوژنیک، خودروسازی (صندلی و راهنماهای سوپاپ، ترمز ضد قفل) و موارد دیگر استفاده می شود. مس بریلیوم ماده خوبی برای آلات موسیقی مانند مثلث، ترومپت، زنگ و تنبور است زیرا صداها و طنین ثابتی را ارائه می دهد. به دلیل خواص رسوب زیستی همراه با استحکام بالا می تواند در محیط های دریایی مقاومت کند. همچنین در تجهیزات تصویربرداری تشدید مغناطیسی (MRI) استفاده می شود، که در آن استفاده از فلزات آهنی مغناطیسی می تواند مضر باشد.

مقایسه برلیوم مس، برنج و برنز

آلیاژ مخلوطی از یک فلز است که با فلز دیگر یا سایر عناصر غیرفلزی ترکیب می شود تا خواص آن را افزایش دهد. مس برلیوم، برنج و برنز همگی آلیاژهای پایه مس هستند. مس به عنوان “حلال” یا عنصر آلیاژی اصلی این مخلوط ها در نظر گرفته می شود. خوردگی، مقاومت در برابر رسوب زیستی و رسانایی حرارتی و الکتریکی همگی خواصی هستند که از مس به ارث رسیده اند.

آلیاژ برنج

فلز برنج آلیاژی از روی و مس است. این فلز با استحکام و شکل پذیری خوب است که به خواص روی نسبت داده می شود. چکش خواری بهتری نسبت به برنز دارد. از زمان های ماقبل تاریخ استفاده می شده است اما در حدود 1400 سال قبل از میلاد مسیح کشف شد و از نظر تاریخی به آن “مس زرد” گفته می شود. رنگ آن بسته به میزان آلیاژ روی متمایل به زرد مایل به قرمز است. کاربردهای برنج، در ساخت آلات موسیقی، مواد لوله کشی و اجزای مهمات است. به دلیل تنوع رنگ روشن برنج در قطعات تزئینی جواهرات به عنوان جایگزینی برای طلا استفاده می شود. در بازار به صورت شمش و میلگرد برنجی و ورق خرید و فروش می‌شود.

آلیاژ برنز:

این آلیاژ ترکیبی از مس و مواد افزودنی مانند قلع (افزودنی اصلی)، منگنز و فسفر است. آلیاژ برنز که در ایران با نام مفرغ نیز معروف است زودتر از برنج کشف شد و قدمت آن به حدود 3500 سال قبل از میلاد برمی گردد. از این رو قدیمی‌ترین آلیاژ کشف شده بدست انسان است. این فلز سخت و شکننده با نقطه ذوب بالاتر از برنج است. با رنگ طلایی مایل به قرمز متمایز می شود. از کاربردهای برنز می توان به مجسمه ها، آلات موسیقی، اتصالات و فنرهای الکتریکی، اتصالات و غیره اشاره کرد.

مس برلیوم:

این آلیاژ از برلیوم و مس ترکیب شده با مقادیر کمی از عناصر آلیاژی ساخته شده است. برلیوم در 30 گونه معدنی مختلف یافت می شود. این فلز نرم و کم چگالی با رنگ خاکستری فولادی است. هنگامی که با مس آلیاژ می شود، استحکام، سختی و هدایت الکتریکی و حرارتی آن را افزایش می دهد. فصل های بعدی ویژگی های بیشتر مس بریلیوم و کاربردهای آن را مورد بحث قرار خواهند داد.

انواع آلیاژهای مس برلیوم

قطعات مس برلیوم ممکن است فرفورژه یا ریخته‌گری شوند و به اشکال مختلف مانند صفحات، میله‌ها، نوار یا تسمه و سیم‌ و مفتول خرید و فروش شوند. فلزات مس برلیوم فرفورژه معمولاً از طریق کار سرد یا گرم تشکیل می شوند. قطعات مس بریلیوم ریخته گری با ریختن یا تزریق مس مذاب برلیوم در قالب شکل می گیرند. فرآیند شکل دهی با سخت شدن سن برای اصلاح و کنترل بهتر خواص مکانیکی حاصل دنبال می شود.

آلیاژهای مس بریلیوم با توجه به ترکیبات و خواص فیزیکی ذاتی که از خود نشان می دهند به دو دسته تقسیم می شوند. خواص فیزیکی عمدتاً تحت تأثیر محتوای بریلیم آلیاژ و افزودن سایر عناصر آلیاژی و شرایط عملیات حرارتی به کار گرفته شده توسط سازنده است.

آلیاژهای برلیوم مس با مقاومت بالا

آلیاژهای برنز برلیوم با استحکام بالا حاوی 1.6٪ – 2.05٪ برلیوم هستند و برای کاربردهای سنگین تر استفاده می شوند. استحکام استثنایی آلیاژهای بریلیوم با سخت شدن سن یا سخت شدن بارندگی به دست می آید. هنگامی که برلیوم و مس با رسوب سخت می شوند، نتایج با رسوب برلیوم از محلول جامد فوق اشباع از مس خالص ایجاد می شود.

رسوب مس خالص در طول خنک شدن بسیار آهسته آلیاژها به دلیل این واقعیت است که حلالیت برلیوم در مس با سرد شدن کاهش می یابد. به طور معمول، آلیاژها پس از بازپخت به سرعت سرد می شوند تا برلیوم در محلول جامد با مس باقی بماند. عملیات سخت شدن آلیاژ، بارش یا سن، برای یک ساعت یا بیشتر در دمای 392 درجه فارنهایت تا 860 درجه فارنهایت (200 درجه سانتیگراد و 460 درجه سانتیگراد) دوام می آورد. در طول تلطیف، فاز حاوی برلیوم به نام بریلیدها از محلول رسوب می کند.

در هنگام بارش است که آلیاژهای مس فنری برلیوم تغییر در خواص خود و افزایش استحکام خود دارند. کرنش‌های همدوسی که در سطح مشترک ماتریس و رسوب ایجاد می‌شوند، استحکام آلیاژ برلیوم مس را افزایش می‌دهند. ویژگی اصلی آلیاژهای مس بریلیم، واکنش عالی آن‌ها در برابر سخت شدن بارش و مقاومت در برابر تنش است.

برخی از آلیاژهای مس برلیوم با استحکام بالا عبارتند از:

C17200 یا آلیاژ 25

C17200 دارای بالاترین استحکام و سختی آلیاژهای مس فنری برلیوم است که سختی و استحکامی مشابه فولاد دارد. این شامل 2٪ برلیوم با استحکام کششی که می تواند بیش از 200 ksi و سختی راکول C45 باشد. C17200 دارای رسانایی الکتریکی حداقل 22% IACS و مقاومت استثنایی در برابر تنش در دماهای بالا است. این به طور گسترده در صنعت نفت و گاز و برای فنرهایی که باید غیر مغناطیسی، رسانای الکتریکی (فنرهای حامل جریان) و مقاوم در برابر خوردگی باشند، استفاده می شود.

هنگامی که C17200 در قالب پلاستیکی قرار می گیرد، دمای قالب را کاهش می دهد و نیاز به آب خنک کننده را از بین می برد. هدایت حرارتی C17200 چهار برابر بهتر از فولاد قالب است. این جنبه از C17200 می تواند خنک شدن سریع و یکنواخت محصولات پلاستیکی را تضمین کند، تغییر شکل محصول را کاهش دهد و به رفع عیوب کمک کند. استفاده از C17200 برای خنک کردن قالب ها به افزایش راندمان قالب پلاستیکی و کوتاه شدن چرخه تولید کمک می کند.

C17300 یا آلیاژ بریلیم مس M25

C17300 دارای محتوای سرب از 0.2 تا 0.6٪ است. افزودن سرب لبه های برش خورده را در حین استفاده از ابزارهای برش کاهش می دهد که باعث کاهش سایش ابزار می شود و C17300 را برای ساخت قطعات الکترونیکی، خودرویی و هوافضا مناسب می کند. ماشینکاری و ساخت C17300 نسبت به سایر آلیاژهای با استحکام بالا با مقاومت در برابر خستگی آسان تر است.

خواص C17300 مشابه C17200 است. به دلیل مقدار کمی سرب که در آن وجود دارد، به عنوان “مس بریلیوم سرب دار” یاد می شود که آن را ماشینکاری می کند. محتوای سرب آن ضریب برش آن را از 20٪ به 50٪ افزایش می دهد و آن را برای تولید قطعات دقیق سازگارتر می کند. ویژگی‌های عملکرد فرآیند C17300 عبارتند از رسانایی حرارتی بالا، جوش‌پذیری، مقاومت در برابر خوردگی، صیقل‌پذیری، مقاومت در برابر سایش و چسبندگی، و قابلیت آهنگری شدن. C17300 برای ساخت بست های فیوز، فنرها، کانکتورها، سرهای جوش نقطه ای، غلتک های جوشکاری درز، سرهای ریخته گری قالب و قالب های پلاستیکی استفاده می شود.

C17000 یا آلیاژ 165

C17000 دارای محتوای بریلیوم کمتر و استحکام کمی کمتر است. از C17200 ارزانتر است و برای برنامه های سبک تر استفاده می شود. C17000 استحکام خود را در شرایط برودتی حفظ می کند. همچنین به صورت تجاری برای ساخت ابزار، بست ها، بلبرینگ ها و بوش ها استفاده می شود. C17000 معمولاً در تجهیزات جوشکاری مقاومتی استفاده می شود.

کاربرد اصلی C17000 در کاربردهایی است که به استحکام بالا و رسانایی خوب نیاز دارند. انعطاف پذیر است، قابل عملیات حرارتی است و می تواند در آسیاب سخت شود. C17000 را می توان با استفاده از لحیم کاری، لحیم کاری، جوش قوس الکتریکی، جوش نقطه ای و جوش لب به لب جوش داد، اگرچه جوش اکسی استیلن توصیه نمی شود. اتصالات رزوه ای با استفاده از C17000 در برابر ضربه زدن مقاوم هستند، چه به خود متصل شوند و چه فولاد ضد زنگ.

آلیاژهای مس برلیوم با رسانایی بالا:

آلیاژهای مس برلیوم با رسانایی بالا حاوی محتوای برلیوم کمتری هستند که از 0.2٪ تا 0.7٪ متغیر است و مقدار کمی کبالت و نیکل وجود دارد. همانطور که از نام آن پیداست، این آلیاژها رسانایی الکتریکی و حرارتی بالایی دارند. عنصر آلیاژی مس به خواص حرارتی و الکتریکی کمک می کند. با این حال، این خواص با افزایش محتوای برلیوم کاهش می یابد و در نتیجه ماده ای با استحکام بالاتر ایجاد می شود. همین امر برای سایر سیستم های مخلوط آلیاژی (مانند برنج و برنز) صادق است. برخی از آلیاژهای مس برلیوم با رسانایی بالا عبارتند از:

C17510 یا آلیاژ 3

C17510 حاوی 0.2 تا 0.6٪ برلیوم و 1.4٪ 2.2٪ نیکل است. در کاربردهایی که به استحکام متوسط و مقاومت در برابر خستگی حرارتی نیاز دارند استفاده می شود. در شکل سیمی آن برای کابل های برق و سیگنال در عملیات نفت و گاز دریایی استفاده می شود. شکل سلری آن به دلیل رسانایی الکتریکی بالا در کلیدها و رله ها استفاده می شود.

کاربردهای معمول تولید برای C17510 جوشکاری نقطه ای و درز آلیاژهای با مقاومت بالا مانند فولاد ضد زنگ است. برای اعضای جریان سازه جوشکار تحت فشار و نگهدارنده الکترود افست توصیه می شود. C17510 دارای استحکام کششی 140 ksi با سختی راکول B100 و رسانایی 45 تا 60 درصد مس معمولی است.

C17500 یا آلیاژ 10

C17500 حاوی 0.4٪ تا 0.27٪ برلیوم و محتوای کبالت بالاتر از 2.4 تا 2.7٪ با خواص مکانیکی مشابه C17510 است. افزودن کبالت کمی هدایت حرارتی و نقطه ذوب C17500 را کاهش می دهد. با مقاومت حرارتی بالا، C17500 دارای خواص کار گرم و سرد خوب است. این یک ماده عالی برای ابزارهای ریخته گری و قالب گیری است.

رسانایی C17500 45 تا 60 درصد مس معمولی با مقاومت کششی ksi 140 و سختی راکول B100 است. تمام گریدهای C175 مس برلیوم دارای یک آلیاژ کبالت هستند، با تغییر در C17510 که با نیکل آلیاژ شده است. صرف نظر از محتوای نیکل C17510، C17500 و C17510 عملکرد قابل اعتماد یکسانی را ارائه می دهند.

رسانایی C17500 45 تا 60 درصد مس معمولی با مقاومت کششی ksi 140 و سختی راکول B100 است. تمام گریدهای C175 مس بریلیوم دارای یک آلیاژ کبالت هستند که تفاوت آن در C17510 با نیکل آلیاژ شده است. صرف نظر از محتوای نیکل C17510، C17500 و C17510 عملکرد قابل اعتماد یکسانی را ارائه می دهند.

آلیاژ 10X

آلیاژ 10x یک آلیاژ مس، کبالت، برلیوم و زیرکونیوم است که برای بهبود استحکام و انعطاف پذیری مس برلیوم در دمای بالا ساخته شده است. دارای استحکام و شکل پذیری استثنایی در دمای 806 درجه فارنهایت (430 درجه سانتیگراد) با مقاومت در برابر ترک حرارتی است. یکی از کاربردهای اصلی آلیاژ 10x، به دلیل رسانایی حرارتی و مقاومت در برابر ترک خوردگی حرارتی، در پیشرانه های خودرو مانند صندلی های سوپاپ اگزوز و کاربردهای محفظه پیش اشتعال است.

آلیاژ 310 بریلیوم مس

آلیاژ 310 ترکیبی از مس، برلیوم، نیکل و کبالت است. از ویژگی های آن می توان به نقاط قوت C17500 و C17510 اشاره کرد که رسانایی الکتریکی و حرارتی بالای آنها و همچنین ضریب مقاومت و سختی آنها است. علاوه بر این، آلیاژ 310 مقاومت در برابر خستگی حرارتی بالایی دارد. محبوبیت آلیاژ 310 به دلیل هزینه کمتر آن در مقایسه با سایر آلیاژهای مس برلیوم است.

ترکیب خواص منحصر به فرد آلیاژ 310 آن را به ماده ای ایده آل برای جوشکاری الکترودها و قطعات، قالب های ریخته گری غیر آهنی، نازل ها و پیستون ها تبدیل می کند.

ویژگی های مس برلیوم

مس بریلیوم بالاترین استحکام را در بین آلیاژهای مس به دست می آورد و در عین حال هدایت حرارتی و الکتریکی بالایی را حفظ می کند. اینها بارزترین خصوصیات این آلیاژ است. استحکام کششی آلیاژهای مس برلیوم با استحکام بالا می تواند از 200 ksi یا حدود 1400 مگاپاسکال تجاوز کند. استحکام و سختی آن با رسوب برلیوم از مخلوط آلیاژ از طریق فرآیند عملیات حرارتی به نام سخت شدن رسوبی حاصل می شود.

سایر خواص متمایز مس و برنز برلیوم که آن را از سایر فلزات متمایز می کند به شرح زیر است:

عدم جرقه زدن با فلزات

این بارزترین ویژگی یک قطعه فلزی مس فنری بریلیوم است. مس بریلیم در هنگام برخورد با فلزات دیگر جرقه اصطکاکی تولید نمی کند و آن را به یک ماده ایمن برای ابزار در محیط های دارای آتش سوزی و خطر انفجار مانند سکوهای نفتی و معادن زغال سنگ تبدیل می کند. یک ذره داغ خارج شده از مس بریلیوم از ابزارها به سرعت سرد می شود و باعث اشتعال مواد قابل اشتعال مجاور نمی شود.

مقاومت در برابر ضربه و سایش

گالینگ نوعی سایش مکانیکی سطح فلز است که در اثر چسبندگی و نیروهای اصطکاک ایجاد می شود، به ویژه اگر روغن کاری نشده باشد. معمولاً توسط دو فلز که در آنها سطوح آنها تحت نیروهای فشاری (مثلاً رزوه) با یکدیگر می لغزند، تجربه می شود. مس برلیوم سایش نشان نمی دهد و در هنگام تماس با سایر قطعات فلزی، حتی در شرایط اضافه بار و ارتعاش مداوم، حداقل اصطکاک و آسیب سطحی را ایجاد می کند. مس برلیوم نیز در برابر سایش مقاوم است.

خواص غیر مغناطیسی آلیاژ بریلیوم مس

مس برلیوم که یک فلز غیر آهنی است، غیر مغناطیسی است. میدان های مغناطیسی عملکرد طبیعی یک جزء مس بریلیوم را مختل نمی کند. مس برلیوم برخلاف سایر آلیاژهای فلزی در حین ماشینکاری و شکل دهی مانند یک آهنربای داغ رفتار نمی کند.

واکنش عالی به دمای شدید

استحکام کششی و چقرمگی مس برلیوم در دمای شدید، حتی در زمان‌های قرار گرفتن در معرض طولانی، حفظ می‌شود. مس برلیوم را می توان در شرایط برودتی استفاده کرد که در آن فولادها در دماهای بسیار پایین شکننده می شوند. عملکرد مس برلیوم در دماهای بالا در مقایسه با سایر آلیاژهای مس بالاتر از حد متوسط است. این و سختی ذاتی آن به همین دلیل است که معمولاً از مس بریلیوم در ابزارهای قالب‌گیری و الکترودهای جوش استفاده می‌شود.

مقاومت  آلیاژ بریلیم مس فنری در برابر خوردگی

مس برلیوم در محیط های سخت خورده نمی شود، در برابر رسوب زیستی مقاوم است و به راحتی کدر نمی شود. برخلاف فولاد ضد زنگ با همان ارزش که پس از چند ساعت قرار گرفتن در شرایط کلرید بالا ترک می‌خورد، در برابر ترک خوردگی ناشی از فشار ناشی از کلر مصون است. از این رو، انتخاب مواد خوبی برای دستگاه ها و تجهیزات در محیط های شور و نیروگاه های نفت و گاز است.

مس برلیوم را می توان برای کنترل گلیکول ها، کتون ها، هیدروکربن ها و استرها به طور معمول استفاده کرد. با این حال، ناخالصی های موجود در این محلول ها می توانند خوردگی مس برلیوم را تسریع کنند. این ناخالصی ها می توانند سولفیدها، اسیدها و نمک ها باشند. پخت پلی وینیل کلراید و سیلیکون ولکانیزه شده در دمای اتاق، بخارهایی را منتشر می کند که می تواند قطعه فلزی مس برلیوم را خورده کند.

ماشینکاری خوب

مس برلیوم با سهولت نسبی ماشین کاری می شود. قبل از انجام فرآیند سخت شدن توسط سازنده، فلزکاری می شود. قبل از فرآیند سخت شدن، مس برلیوم دارای سطح سختی متوسط و شکل پذیری بالایی است.

علاوه بر این، مس برلیوم در برابر شکنندگی هیدروژنی مقاوم است. شکنندگی هیدروژن پدیده ای است که در آن اتم های هیدروژن در ریزساختار مس برلیوم در طی فرآیندهای ساخت مانند جوشکاری، شکل دهی گرم و آبکاری الکتریکی جذب می شوند. قطعات مس بریلیوم ترد شده با هیدروژن در هنگام اعمال تنش مستعد ترک خوردن هستند.

ثبات ابعادی

رسوب مس برلیوم در سن، تنش را کاهش می دهد و استحکام و سختی نمایی را ایجاد می کند و در نتیجه ثبات ابعادی قطعه فلزی در طول فرآیندهای مهر زنی و برش ایجاد می کند.

عملیات حرارتی مس برلیوم

عملیات حرارتی مس برلیوم نیاز به یک سری گرمایش و سرمایش کنترل شده دارد که خواص مکانیکی مطلوبی به آن می دهد. مزایای عملیات حرارتی مس بریلیوم افزایش قابل توجهی در استحکام، دوام و ماشین‌کاری است. این فرآیند برای همه آلیاژهای مس برلیوم فرفورژه و ریخته‌گری شده اعمال می‌شود.

حالت های فیزیکی محلول مس بریلیوم به عنوان تابعی از دما و غلظت در نمودار فاز دوتایی نشان داده شده در زیر نشان داده شده است. نمودار فاز یک ابزار مفید برای درک فرآیند عملیات حرارتی است. خواص حرارتی مس برلیوم، مانند نقطه جوش و نقطه ذوب، با محتوای برلیوم متفاوت است.

عملیات حرارتی آلیاژ مس بریلیم در دو مرحله انجام می شود: بازپخت محلول و رسوب سن.

محلول آنیلینگ

آنیل کردن محلول معمولاً در سمت تامین کننده انجام می شود و قطعه مس برلیوم را برای سخت شدن سن آماده می کند. در این مرحله، رسوبات برلیوم در ماتریکس مس حل می‌شوند تا از طریق انتشار اتم‌های برلیوم در فاز آلفا، محلول مس فوق‌اشباع برلیوم را تشکیل دهند. همچنین غلظت یکنواخت برلیوم را در سیستم آلیاژی تضمین می کند و اندازه دانه آن را تنظیم می کند. بسته به ترکیب آلیاژ، مس برلیوم کمی کمتر از دمای جامدوس گرم می شود، که حدود 1450 درجه فارنهایت (790 درجه سانتیگراد) برای آلیاژهای با مقاومت بالا و 1652 درجه فارنهایت (900 درجه سانتیگراد) برای آلیاژهای با رسانایی بالا تا زمانی که یک مخلوط همگن جامد وجود داشته باشد، تغییر می کند. در منحنی جامدوس (منحنی BC) در نمودار فاز دوتایی، فاز جامد و مایع مس برلیوم با هم وجود دارند. دمای جامد با افزایش غلظت برلیوم کاهش می یابد. دما و زمان بازپخت برای جلوگیری از رشد و ذوب نامطلوب دانه کنترل می شود.

برای حفظ ساختار حاصل (در محلول فوق اشباع) از مرحله بازپخت در دمای اتاق، قطعه مس برلیوم به سرعت در آب خنک کننده خاموش می شود. نتیجه یک قطعه فلزی مسی بریلیوم نرم و انعطاف پذیر است که به آسانی با شکل دادن، کشیدن یا نورد کردن سرد کار می شود.

سخت شدن سن

سخت شدن سن یا سخت شدن بارشی شامل حرارت دادن به زیر دمای solvus و خنک شدن آهسته قطعه آنیل شده است. در یک کوره، حرارت دادن به مدت یک ساعت یا بیشتر در حدود 392-752⁰F (200-400⁰C در یک کوره) طول می کشد. در زیر ناحیه solvus در نمودار فاز دوتایی، برلیوم و مس به عنوان دو ریزساختار جامد مجزا وجود دارند. دمای solvus نیز با افزایش غلظت برلیوم افزایش می یابد. سخت شدن سن پس از فرآیند شکل دهی و شکل دهی انجام می شود.

تقویت و سخت شدن قطعه مسی برلیوم به رسوب برلیوم از محلول نسبت داده می شود. بارش با سرد شدن آهسته به وجود می آید. به طور کلی حلالیت املاح با کاهش دمای محلول کاهش می یابد. فاز غنی از برلیوم (گاما) در ماتریکس مس به صورت بریلید در امتداد مرزهای دانه بیرون می آید.

دما و زمان گرمایش پارامترهای حیاتی در سخت شدن سن هستند که در آن خواص فیزیکی مانند استحکام و رسانایی پاسخگو هستند. بسته به کاربرد نهایی قطعه مس بریلیوم، شرایط سخت شدن سن برای مشتری دلخواه است. شرایط رایج سخت شدن سن عبارتند از:

زیر پیری در دماهای گرمایش کمتر و/یا زمان گرمایش کمتر انجام می شود. در اثر پیری یک قطعه مسی بریلیوم باعث کشیدگی یکنواخت و افزایش شکل پذیری و چقرمگی آن می شود. استحکام و سختی کمتر از حد مطلوب است.

بالا رفتن سن از سوی دیگر، پیری در دمای بالاتر گرمایش و/یا زمان گرمایش بالاتر انجام می‌شود. این شرایط سخت شدن سن، یک قطعه مس بریلیوم را تولید می کند که از نظر حرارتی و ابعادی پایدار، انعطاف پذیر، سخت و دارای رسانایی الکتریکی و حرارتی بالایی است.

اوج پیری این شرایط سخت شدن سن به دلیل دما و زمان گرمایش بهینه ایجاد می شود که بالاترین استحکام کششی، سختی و هدایت حرارتی و الکتریکی را به همراه دارد.

در طول سخت شدن سن، اکسیدهای برلیوم و مس روی سطح قطعه فلزی ایجاد می شود. توسعه اکسیدها حتی در اتمسفر هیدروژن خالص یا در شرایط خلاء اجتناب ناپذیر است، اما اثر آن برای خواص قطعات مضر نیست. با این حال، در صورت آبکاری یا لحیم کاری، مهم است که اکسیدهای سطح را حذف کنید.

حمل و نقل ایمن مس بریلیوم

مس برلیوم می تواند مانند سایر آلیاژهای فلزی خطراتی برای سلامتی ایجاد کند. مکانیسم های ورود آن به بدن انسان و اثرات آن بر سلامتی عبارتند از:

• استنشاق گرد و غبار و دود. عملیات هایی مانند سنگ زنی، برش ساینده، پرداخت، و ماشینکاری الکتروشیمیایی ذرات ریز مس بریلیوم را تولید می کنند. عملیات حرارتی و جوشکاری می تواند بخارهایی با غلظت کم تا متوسط برلیوم تولید کند. ذرات مس برلیوم می توانند بینی، گلو، ریه ها و غشاهای مخاطی را تحریک کنند. قرار گرفتن طولانی مدت در معرض ذرات مس بریلیوم می تواند باعث ایجاد یک بیماری جدی ریوی به نام بیماری مزمن برلیوم (CBD) در افراد مستعد شود. برلیوم به عنوان یک ماده سرطان زا برای انسان شناخته شده است. کارگرانی که در تولید مس بریلیوم نقش دارند در معرض خطر بالایی برای ابتلا به سرطان ریه هستند.
• بلع تصادفی یا با بلعیدن غذا و نوشیدنی های آلوده به مس بریلیوم. مس بریلیوم وقتی در مقادیر کم مصرف شود هیچ اثری ندارد. با این حال، دوزهای زیاد می تواند باعث ایجاد زخم، یرقان و آسیب کلیه و کبد شود.
• نفوذ ذرات ریز مس برلیوم به پوست یا چشم. از آنجایی که مس برلیوم در دمای اتاق محلول نیست، نمی تواند به پوست و چشم نفوذ کند و در صورت استفاده به صورت جامد یا حجیم خطرناک نباشد. با این حال، ممکن است برای برخی افراد یک آلرژن پوستی باشد و ممکن است باعث تحریک چشم شود.

در زیر روش‌های صنعتی برای به حداقل رساندن خطرات بهداشتی موجود در هنگام کار با مس بریلیوم، به ویژه برای محافظت از کارگران در برابر گرد و غبار و دود سمی آمده است:

• برای جمع آوری گرد و غبار و براده های مس برلیوم در حین ماشینکاری باید از خنک کننده ها و روان کننده ها استفاده کرد.
• پرسنل باید از تجهیزات حفاظت فردی استفاده کنند. اپراتورهای کوره باید از ماسک های تنفسی مخصوص هوا استفاده کنند.
• سیستم های فیلتر هوا باید نصب شوند.
• محتوای برلیوم موجود در هوا باید در کف مغازه کنترل شود. حد قرار گرفتن در معرض شغلی تعیین شده توسط OSHA 2 میکروگرم برلیوم در هر متر مکعب هوا (2 میکروگرم بر متر مکعب) برای یک شیفت کاری 8 ساعته است.

کاربرد و موارد استفاده از مس برلیوم

بسیاری از خواص مثبت مس بریلیم استفاده از آن را به طیف وسیعی از کاربردهای صنعتی و تجاری گسترش داده است. از طریق تحقیق، آزمایش و آزمایش، تعداد و دامنه استفاده‌های بالقوه به تدریج فراتر از مواد رسانای بسیار انعطاف‌پذیر افزایش یافته است. یک عامل کلیدی در استفاده از مس بریلیوم خاصیت ارتجاعی آن با استحکام دو برابر سایر آلیاژهای مس است.

• عناصر الاستیک رسانا: بیش از 60 درصد مس برلیوم به عنوان عناصر الاستیک برای کلیدها، نی ها، کنتاکت ها، دم و دیافراگم استفاده می شود.
• بلبرینگ ها: بلبرینگ ها به دلیل اصطکاک که ایجاد می کنند باید مقاومت سایشی خوبی داشته باشند. از آنجایی که آلیاژهای مس برلیوم دارای مقاومت سایشی استثنایی هستند، از آنها به عنوان یاتاقان در رایانه ها و هواپیماهای مسافربری استفاده می شود. چندین شرکت هواپیمایی به تدریج بلبرینگ های مس کنونی خود را با یاتاقان های مس بریلیوم جایگزین کرده اند.
• ابزار: یکی از نگرانی های همیشگی در صنایع نفت و شیمیایی جرقه های تصادفی است که خطرناک است و می تواند منجر به انفجار شود. از آنجایی که مس بریلیوم جرقه نمی‌زند، معمولاً برای ساخت ابزارهایی برای صنایعی که جرقه‌زدن آنها خطرناک است، استفاده می‌شود.
• قالب ها: سختی، استحکام، هدایت حرارتی و قابلیت ریخته گری مس بریلیوم، آن را به ماده ای ایده آل برای تولید قالب های ریخته گری با قابلیت تولید اشکال پیچیده و با دقت بالا تبدیل کرده است. علاوه بر این، قالب‌های مسی بریلیوم یک روکش خوب با الگوهای شفاف در چرخه‌های تولید کوتاه ارائه می‌دهند.
• آلات موسیقی: مس بریلیوم در تولید آلات موسیقی کوبه‌ای استفاده می‌شود که صدایی ثابت با طنین فوق‌العاده واضح تولید می‌کنند.

به طور فزاینده ای، مهندسان و طراحان در حال یافتن راه های جدید و ابتکاری برای استفاده از ویژگی ها و خواص مس بریلیوم هستند. قابلیت اطمینان، دوام، استحکام و عملکرد دائمی مثبت آن را به انتخابی ایده آل برای استفاده پایدار و قابل اعتماد تبدیل کرده است.

نتیجه‌گیری درباره مس فنری بریلیوم یا برنز برلیوم

• مس برلیوم یک آلیاژ فلزی با ارزش است که به دلیل استحکام و سختی بالا همراه با هدایت الکتریکی و حرارتی بالا شناخته شده است. این غیر آهنی، غیر مغناطیسی و بدون جرقه است. این به طور گسترده در صنایعی مانند انرژی، خودرو، الکترونیک و موارد دیگر استفاده می شود.
• برنج و برنز از دیگر آلیاژهای پایه مس هستند. برنج فلزی محکم و انعطاف پذیر است که آلیاژی از مس و روی است. برنز فلزی سخت و شکننده است که ترکیبی از مس و سایر عناصر آلیاژی مانند قلع (افزودنی اصلی)، فسفر و منگنز است.
• دو دسته از آلیاژهای مس برلیوم آلیاژهای با استحکام بالا و آلیاژهای رسانایی بالا هستند.
• خواص دیگری که مس برلیوم را از سایر فلزات متمایز می‌کند عبارتند از: عدم جرقه آن در برابر اصطکاک، مقاومت در برابر اصطکاک و سایش، عدم واکنش مغناطیسی، پاسخ خوب به دمای شدید، مقاومت در برابر خوردگی، ماشین‌کاری خوب و پایداری ابعادی.
• عملیات حرارتی مس برلیوم خواص مکانیکی مطلوبی به آن می دهد. این در دو مرحله رخ می دهد: آنیل محلول و سخت شدن سن.
• شرایط سخت شدن سن عبارتند از: زیر پیری، بیش از حد پیری و اوج پیری.
• هنگام کار با مس بریلیوم خطرات سلامتی وجود دارد. می تواند از طریق استنشاق (خطرناک ترین)، بلعیدن و نفوذ به پوست و چشم وارد بدن انسان شود. هنگام کار با مس بریلیوم باید اقدامات ایمنی در کف مغازه رعایت شود.