Большая Советская Энциклопедия (БЕ)

Большая Советская Энциклопедия

Лит.: Беус А. А., Геохимия бериллия и генетические типы бериллиевых месторождений, М., 1960.

Г. П. Барсанов.

Бериллиды

Берилли'ды, соединения бериллия с др. металлами. Обнаружены при исследовании сплавов, легированных бериллием (1916). В 1935 определены кристаллические структуры Б. меди, никеля и железа. Как класс высокотемпературных материалов Б. рассматриваются с 50-х гг. Для получения Б. в основном применяются методы порошковой металлургии . Наибольший интерес как конструкционные материалы представляют высшие Б. переходных металлов (Nb, Zr, Ta и др.), сохраняющие прочность при высоких температурах, причём в температурном интервале 1100—1300°С прочность несколько повышается, что обусловлено появлением пластичности (рис. 1 ). Механические свойства ряда Б. приведены в таблице.

Прочностные свойства Б. зависят от размера зерна (рис. 2 ), содержания примесей, пористости и качества поверхности после механической обработки. Увеличение размера зерна с 12 до 45 мкм в TaBe₁₂ уменьшает высокотемпературную (1500°С)

прочность почти в 4 раза, а наличие 0,5% Al в ZrBe₁₃ снижает прочность в 2 раза. Из Б. получают профили, прутки, трубы, конусы, цилиндры, блоки, полосы и диски, применяя горячее прессование порошков, холодное прессование и спекание, изостатическое прессование, шликерное литьё, выдавливание с пластификатором и последующим спеканием, плазменное напыление. Б. используют в тех областях техники, где требуются высокая удельная прочность, малая плотность, высокое сопротивление термическим напряжениям, стойкость против окисления и сохранение прочности при высоких температурах. Например, в авиа- и ракетостроении из Б. изготовляют кромки обтекателей, панели крыльев и фюзеляжей, опорные и поддерживающие конструкции ракетных систем с рабочей температурой до 1700°С. Сопротивление Б. тепловым ударам при высоких температурах выше по сравнению с большинством металлических окислов. Б. плутония и америция могут служить нейтронными источниками, а Б. урана, циркония и гафния — делящимся материалом и замедлителем. При бериллизации технического железа, нержавеющей стали и молибдена при 800—1250°С образуются слои, содержащие соответственно Б. железа, никеля и молибдена с повышенной твёрдостью и жаростойкостью при температурах 800—1200°С. Известные в технике свойства Б. не являются предельными, присущими этому классу соединений. Примеси, большой размер зерна, недостаточно эффективная механическая обработка затрудняют достижение максимума положительных свойств. 2222

Механические свойства бериллидов

Плотность (% от теоретической)	Средний размер зёрен (мкм )	Температура испытаний (°С)	Твёрдость по Виккерсу (нагрузка 24,5 н)	Прочность при изгибе (Мн/м2 )	Модуль упругости (Гн/м2 )	Относительное удлинение (%)
Бериллид гафния (Hf2 Be21 ). Плотность 4260 кг/м3 , tпл 1927°С
98—100	23—25	1260	—	117—152	117—193	—
98—100	23—25	1370	—	104—172	28—103	—
98—100	23—25	1510	—	14—117	62—82	—
Бериллид циркония (ZrB13). Плотность 2720 кг/м3 , tпл 871°С
100	20	21	9810	268	123—282	0,05
96—100	25—50	1260	—	96—255	89—276	—
96—100	15—50	1370	—	55—255	48—276	0,25
96—100	24—45	1510	—	89—172	48—69	0,6
Бериллид ниобия (NbBe12). Плотность 2910кг/м3 , tпл 1688°С
98—99	50	1260	4900	62—76	82	0,1
92—98	10—25	1370	—	180—308	276	0,1
94—100	5—15	1480	—	138—282	157	0,1
92—97	10—15	1510	—	130—172	—	2,4
Бериллид тантала (ТаВе12 ). Плотность 4180 кг/м3 , tпл 1848°С
96	12	1260	7050	338—400	69—165	—
96	12	1370	—	200—296	89—96	1,1
96	12	1520	—	179—186	62—69	2,6

Лит.: Механические свойства металлических соединений. Сб. ст., пер. с англ., под

ред. И. И. Корнилова, М., 1962; Самсонов Г. В., Бериллиды, К., 1966; Огнеупоры для космоса. Справочник, пер. с англ., М., 1967.

В. Ф. Гогуля.

Рис. 1. Зависимость предела прочности бериллида ниобия от температуры при: 1 — изгибе; 2 — растяжении.

Рис. 2. Зависимость предела прочности бериллида ниобия от среднего размера зёрен.

Бериллиевые руды

Бери'ллиевые ру'ды, минеральные образования, содержащие бериллий в количествах, при которых целесообразно его извлечение при современном уровне развития техники и экономики. Бериллий находится в рудах главным образом в форме собственных минералов, а также (обычно не более 5—10%) в виде изоморфной примеси в породообразующих минералах. Главнейшие бериллиевые минералы, входящие в состав руд: берилл (содержащий 10—12% ВеО), фенакит (42—45%), бертрандит (40—42%), гельбертрандит (32—35%), хризоберилл (18—20%), гельвин и гентгельвин (10—12%); второстепенные: бавенит (6—7% ВеО), эвклаз (16—20%), бериллийсодержащий маргарит (1—3%), лейкофан (10—12%). Бериллиевые минералы извлекают из руд ручной выборкой, а также обогащением (мелковкрапленные руды), преимущественно флотационными методами, с получением кондиционных концентратов с 10%, 8% и 5% ВеО.

Месторождения Б. р. являются эндогенными. Появление их связано с областями распространения массивов гранитов и субщелочных гранитоидов; образуются при постмагматических процессах. Выделяются следующие промышленно-генетические типы месторождений:

1) бериллоносные гранитные пегматиты, среднее содержание ВеО 0,05—0,09%;

2) гельвиновые и хризоберилловые скарны, характеризующиеся значительными масштабами и низким содержанием ВеО (0,1—0,15%);

3) фенакит-гентгельвиновые щелочные метасоматиты, представленные зонами микроклинизации в древних гранитах и гнейсах (0,3—0,55% ВеО);

4) бериллсодержащие грейзены и кварцевожильные образования (0,1—0,15% ВеО);

5) бериллсодержащие флюорит-слюдистые метасоматиты, представленные минерализованными зонами дробления в различных осадочно-метаморфических породах (0,1—0,16% ВеО);

6) бертрандит-фенакитсодержащие флюоритовые метасоматиты в известняках на контакте мелких куполов гранитов или граносиенитов, наиболее богатый тип руд (0,2—1,5% ВеО);

7) гельбертрандитсодержащие измененные риолиты (0,7% ВеО). В СССР известны месторождения Б. р. почти всех перечисленных типов. За рубежом месторождения Б. р. сосредоточены в США (штат Юта, Колорадо, Невада, Южная Дакота), Бразилии, Аргентине, Мексике, ЮАР, Намибии (ЮЗА), Мозамбике, Южной Родезии, Уганде, Малагасийской Республике, Индии.

Лит.: Некоторые типы пневматолито-гидротермальных месторождений бериллия, М., 1959; Беус А. А., Геохимия бериллия и генетические типы бериллиевых месторождений, М., 1960; Москевич М. М., Минерально-сырьевые ресурсы, производство и потребление бериллия, лития, ниобия и тантала в капиталистических странах, М., 1966.

А. И. Гинзбург.

Бериллиевые сплавы

Бери'ллиевые спла'вы, сплавы на основе бериллия (Be). Промышленное применение Б. с. началось в 50-х гг. 20 в. Получение изделий из Be путём пластической деформации затруднено, т.к. Be обладает низкой пластичностью (вследствие гексагональной структуры и наличия примесей). При пластической деформации Be скольжение происходит в первую очередь в зёрнах, благоприятно ориентированных к прилагаемому напряжению. Неблагоприятная ориентация соседних зёрен вызывает на их стыке возникновение значительных напряжений, которые приводят к зарождению трещин. Эти недостатки в структуре Be (малое количество плоскостей и направлений скольжения) устраняются в некоторых Б. с., которые образуются введением т. н. пластичной матрицы (одного из металлов Ag, Sn, Cu, Si, Al и др.). Матрица обволакивает зёрна Be и способствует релаксации напряжений на границах неориентированных зёрен и развитию пластической деформации. При малом содержании в Be пластичной матрицы деформируется в основном Be, а матрица является релаксатором напряжений. При значительном содержании пластичной матрицы (например, сплавы Be с Al) пластическая деформация осуществляется в основном за счёт пластичного металла. Б. с. с повышенным содержанием пластичной матрицы легко деформируются (прокатываются, вытягиваются, куются), но обладают меньшей прочностью по сравнению с Б. с., имеющими пониженное содержание пластичной матрицы, и с Be.

Б. с. системы Be—Ag, содержащие 1,9—3,7% Ag, обладают повышенной пластичностью; содержащие 20—40% Ag — повышенным сопротивлением ударным нагрузкам. Добавки к Be 2,7—2,9% Sn существенно улучшают его механические свойства в выдавленном и прокатанном состоянии при комнатной температуре. При использовании в качестве пластичной матрицы Cu и Ni в количестве 3% в процессе получения заготовок наблюдается образование хрупких бериллидов (например, Be₂ Cu и Ni₅ Be₂₁ ). Добавление к сплавам Be — Cu 0,25% Р, замедляющего диффузию Cu и Be, предотвращает образование бериллида и повышает пластичность. Промышленными являются сплавы системы Be—Al, содержащие от 24 до 43% Al, называемые «локэллой» и разработанные в США фирмой «Локхид»(табл. 1).

Табл. 1. — Свойства сплавов системы Be—Al в прессованном состоянии

Содержание алюминия (%)	Предел текучести при растяжении (Мн/м2 )	Предел прочности при растяжении (Мн/м2 )	Модуль упругости (Гн/м2 )	Относительное удлинение (%)
24	495	600	255	3,0
31	540	570	234	2,0
33	520	560	234	4,0
36	520	525	220	1,0
43	430	475	220	1,0