СПЛАВЫ С ОСОБЫМИ ТЕПЛОВЫМИ И УПРУГИМИ СВОЙСТВАМИ

БЕРИЛЛИЙ

0 бериллии было сказано в гл. XXV, поскольку бериллий применяют в атомной технике. Однако бериллий — легкий металл и его применяют для тех же целей, что и другие легкие металлы (алюминий, магний).

Бериллий, как химический элемент был открыт даже раньше алюминия и магния (в 1797 г. Вокеленом), и вскоре были получены первые образцы металлического .бериллия .('1827 г.).

Высокая стоимость бериллия, которая сохранится, вероятно, и в будущем в связи с малым содержанием его в земной коре (0,0005% против 5,1% Fe; 7,5% А1), позволяет считать, что бериллий и его сплавы будут использовать в исключительных случаях, тогда когда бериллий по свойствам окажется един­ственно возможным материалом для данного назначения, а высокая его сто­имость не окажет эффективного торможения для его применения, разумеется, в малых количествах.

Бериллий и особенно его сплав обладают при малой плотности (1,8 г/см3) высокими модулем упругости и прочностью, размерной стабильностью, хо­рошей коррозионной стойкостью в ряде среде.

Следует отметить, что бериллий токсичен, а также малопластичен. Последнее обстоятельство обусловлено тем, что он имеет гексагональную кристал­лическую решетку (а = 2,3 А; с=3,6 А).

Механические свойства бериллия примерно таковы: = 25 кгс/мм2, = 1%. Однако экстрюдирование (выдавливание) создает текстурованность и вдоль направления деформации прочность (<тв) повышается до 70 кгс/мм2, а пластичность ( ) —до 10%.

Это указывает на весьма высокую анизотропию свойств, которая при комнатной температуре для прочности равна 2, а для пластичности 10.

Рис. 1 Механические свойства 0,5 (0 1,5 2,0 2,50,%

бериллия вдоль (У) и поперек (2)

направления прокатки Рис. 2. Влияние кислорода на механические свойства берил­лия

О механических свойствах бериллия (свойства вдоль и поперек оси дефор­мации, свойства при разных температурах) дают представление кривые, при­веденные на рис.1.

Бериллий изготавливают металлокерамическим способом с последующей горячей пластической деформацией после спекания. Размер частиц порошка также влияет на свойства бериллия, чем они мельче, тем прочность выше (при размере частиц в порошке 10 мкм 0В = 40 кгс/мм2; при 5 мкм — 50 кгс/мм2). Для получения хороших механических свойств мелкое зерно должно сохраниться и в готовом изделии.

Для снятия внутренних напряжений бериллий отжигают при 600°С, а рекристаллизационный отжиг проводят при 800°С (для бериллия необычайно высокое отношение =0,6).

Наличие у бериллия полиморфного превращения, обнаруженного недав­но (Вер имеет кубическую решетку, температура а -превращения 1250°С),. позволяет надеяться на возможность использования термической обработка (фазовой перекристаллизации) для улучшения свойств. Высокотемпературная р-фаза пластична, но переохладить ее до комнатной температуры не удается ни легированием, ни быстрым охлаждением.

СПЛАВЫ БЕРИЛЛИЯ

Бериллий — элемент с малыми атомными размерами. Образование твердых, растворов создает сильные искажения кристаллической решетки, поскольку остальные элементы имеют, гораздо большие атомные размеры, чем бериллий, а это снижает пластические свойства и без того низкие. Поэтому улучшение свойств бериллия создается не за счет легирования, а за счет чистоты. Доста­точно иметь в бериллии 0,001 % Si, как он становится совершенно хрупким.

Наличие кислорода улучшает свойства бериллия (рис. 2), а для всех -других металлов кислород — вреднейшая примесь. Тем не менее, пытаются создавать сплавы на основе бериллия. Перспективным является сплав Ве+4—5% Си. Введение меди -уменьшает -анизотропию, резко выраженную у бериллия, и в этом ее положительное дей­ствие. Возможно получат применение двухфазные (Ве+эвтектика Ве + А1, ) сплавы Be + 20—36% А1, имеющие хотя и большую плотность (около 2 г/ /см3), но большую пластичность, чем чистый бериллий.

Кроме использования бериллия как легирующего элемента (например, «бериллиевые бронзы, ) или в атомной технике примене­ние бериллия и его сплавов в авиации и в приборостроении имеет еще в основном опытный характер.

В настоящее время медь производят металлургическим способом, отде­лением ее от кислорода и серы.

1.. Очевидно, за счет алюминия в эвтектике.

2 Во время Троянской войны (X. в, до нашей эры) только цари имели железные мечи.

Несмотря на то что содержание меди в земной коре невелико (0,01%)„ она не рассеянный металл и концентрируется в медных рудах, где содержа­ние ее порядка 5%.

Объем производства меди возрастает и в настоящее время ее производят­ся примерно столько же, сколько алюминия1.

СПЛАВЫ С ОСОБЫМИ ТЕПЛОВЫМИ И УПРУГИМИ СВОЙСТВАМИ