Большая Советская Энциклопедия (БЕ)
Шрифт:
Сплавы системы Be—Al обладают рядом достоинств: они легче алюминиевых и магниевых сплавов, по сравнению с Be более пластичны, менее чувствительны к поверхностным дефектам, не требуют химического травления после обработки резанием. Большой диапазон значений модуля упругости, прочности и пластичности, достигаемый в этих сплавах, значительно расширяет сферу их применения.
Стремление получить Б. с. с большей прочностью по сравнению с Be (и Б. с. с пластичной матрицей) привело к созданию сплавов, упрочнённых дисперсной фазой. Упрочнителями являются интерметаллические соединения, карбиды, нитриды, окислы. Механические свойства (главным образом прочностные) этих Б. с. повышаются введением тонкодисперсной упрочняющей фазы. Наличие дисперсной фазы приводит к возникновению напряжений в бериллиевой матрице (в случае выделения из твёрдого раствора) или препятствует распространению скольжения (в случае образования интерметаллических соединений). Оба процесса повышают прочностные характеристики. Степень упрочнения зависит от количества и типа упрочняющей фазы, от её связи с матрицей, от размера её частиц и расстояния между ними. Промышленный Be, содержащий значительное
Табл. 2. — Длительная прочность сплавов Be с 1% Fe в горячепрессованном состоянии
| Температура испытания (°С) | Длительная прочность (Мн/м2 ) | ||
| 10 ч | 100 ч | 1000 ч | |
| 540 | 82 | 69 | 0,6 |
| 650 | 62 | 52 | 0,4 |
| 730 | 41 | 30 | 0,2 |
| 815 | 24 | 18 | 0,1 |
| 900 | 9 | 7 | 0,05 |
Повышение прочностных свойств Б. с., упрочнённых дисперсной фазой, сопровождается уменьшением пластичности, что значительно усложняет технологию изготовления изделии. Изделия и полуфабрикаты из Б. с. изготовляют в основном методами порошковой металлургии , реже литьём. Высокопрочные дисперсионно-упрочнённые Б. с. получают обработкой горячепрессованных заготовок давлением в стальных оболочках при температурах 1010—1175°С. Изделия из Б. с.: прутки, трубы, конусы, листы, профили и др. Важным достижением в области создания материалов на бериллиевой основе, способных работать длительное время при 1100—1550°С и короткое время при 1700°С, является разработка интерметаллических соединений Be с другими металлами. Основное направление в применении Б. с. — конструкционные материалы для летательных аппаратов.
Лит.: Дарвин Дж., Баддери Дж., Бериллий, пер. с англ., М., 1962; Бериллий, под ред. Д. Уайтаи Д. Бёрка, пер. с англ., М., 1960; Conference internationale sur la metallurgiedu Beryllium, Grenoble, 17—20 mai 1965, P., 1966; The metallurgy of Beryllium. Proceedings of an International Conference organized by the Institute of Metals, London, 16—18 October, 1961, L., [1963] (Monograph and Report Series, № 28); Тугоплавкие металлические материалы для космической техники, пер. с англ., М., 1966.
В. Ф. Гогуля.
Бериллизация
Бериллиза'ция, насыщение поверхности изделий из стали (иногда из др. сплавов) бериллием с целью предохранения от окисления при температурах до 1100°С. Во внешней зоне бериллизованного слоя образуются бериллиды различных металлов (железа, хрома и др.) и карбид бериллия Be2 С, увеличивающие твёрдость и сопротивляемость газовой коррозии. Б. проводят в порошкообразных смесях или в газовых средах. Например, за 4 ч при 1050°С на стали 10 образуется бериллизованный слой толщиной 0,15—0,2 мм, твёрдостью HV=14—15 Гн/м2 (1400—1500 кгс/мм2 ). Б. применяют редко, только для ответственных жаропрочных сплавов.
А. Н. Минкевич.
Бериллий
Бери'ллий (лат. Beryllium), Be, химический элемент II группы периодической системы Менделеева, атомный номер 4, атомная масса 9,0122; лёгкий светло-серый металл. Имеет один стабильный изотоп9 Be. Открыт в 1798 в виде окиси BeO, выделенной из минерала берилла Л. Вокленом . Металлический Б. впервые получили в 1828 Ф. Вёлер и А. Бюсси независимо друг от друга. Т. к. некоторые соли Б. сладкого вкуса, его вначале называли «глюциний» (от греч. glykys — сладкий) или «глиций». Название Glicinium (знак GI) употребляется (наряду с Б.) только во Франции. Применение Б. началось в 40-х гг. 20 в., хотя его ценные свойства как компонента сплавов были обнаружены ещё ранее, а замечательные ядерные — в начале 30-х гг. 20 в.
Б. — редкий элемент, среднее содержание его в земной коре 6 10– 4 % по массе. Б. — типичный литофильный элемент, характерный для кислых, субщелочных и щелочных
Физические и химические свойства. Кристаллическая решётка Б. гексагональная плотноупакованная с периодами а = 2,855
Б. обладает наиболее высокой из всех металлов теплоёмкостью, 1,80 кдж/ (кг. •К ) или 0,43 ккал/ (кг•°С), высокой теплопроводностью, 178 вт/ (м •К ) или 0,45 кал/см •сек •°С ) при 50°С, низким электросопротивлением, 3,6—4,5 мком •см при 20°С; коэффициент линейного расширения 10,3—131 (25—100°С). Эти свойства зависят от качества и структуры металла и заметно меняются с температурой. Модуль продольной упругости (модуль Юнга) 300Гн/м2 (3. 104кгс/мм2 ). Механические свойства Б. зависят от чистоты металла, величины зерна и текстуры, определяемой характером обработки. Предел прочности Б. при растяжении 200—550 Мн/м2 (20—55 кгс/мм2 ), удлинение 0,2—2%. Обработка давлением приводит к определённой ориентации кристаллов Б., возникает анизотропия, становится возможным значительное улучшение свойств. Предел прочности в направлении вытяжки доходит до 400—800Мн/м2 (40—80 кгс/мм2 ), предел текучести 250—600 Мн/м2 (25—60 кгс/мм2 ), а относительное удлинение до 4—12%. Механические свойства в направлении, перпендикулярном вытяжке, почти не меняются. Б. — хрупкий металл; его ударная вязкость 10—50 кдж/м2 (0,1— 0,5 кгс. •м/см2 ). Температура перехода Б. из хрупкого состояния в пластическое 200— 400 °С.
В химических соединениях Б. 2-валентен (конфигурация внешних электронов 2s2 ). Б. обладает высокой химической активностью, но компактный металл устойчив на воздухе благодаря образованию тонкой и прочной плёнки окиси BeO. При нагревании выше 800 °С быстро окисляется. С водой до 100°С Б. практически не взаимодействует. Легко растворяется в плавиковой, соляной, разбавленной серной кислотах, слабо реагирует с концентрированной серной и разбавленной азотной кислотами и не реагирует с концентрированной азотной. Растворяется в водных растворах щелочей, образуя соли бериллаты, например Na2 BeO2 . При комнатной температуре реагирует с фтором, а при повышенных — с др. галогенами и сероводородом. Взаимодействует с азотом при температуре выше 650 °С с образованием нитрида Be3 N2 и при температуре выше 1200°С с углеродом, образуя карбид Be2 C. С водородом практически не реагирует во всём диапазоне температур. Гидрид Б. получен при разложении бериллийорганических соединений и устойчив до 240°С. При высоких температурах Б. взаимодействует с большинством металлов, образуя бериллиды ; с алюминием и кремнием даёт эвтектические сплавы. Растворимость примесных элементов в Б. чрезвычайно мала. Мелкодисперсный порошок Б. сгорает в парах серы, селена, теллура. Расплавленный Б. взаимодействует с большинством окислов, нитридов, сульфидов и карбидов. Единственно пригодным материалом тиглей для плавки Б. служит бериллия окись .
Гидроокись Be (OH)2 — слабое основание с амфотерными свойствами. Соли Б. сильно гигроскопичны и за небольшим исключением (фосфат, карбонат) хорошо растворимы в воде, их водные растворы вследствие гидролиза имеют кислую реакцию. Фторид BeF2 с фторидами щелочных металлов и аммония образует фторбериллаты, например Na2 BeF4 , имеющие большое промышленное значение. Известен ряд сложных бериллийорганических соединений, гидролиз и окисление некоторых из них протекают со взрывом.