Бериллий и сплавы на его основе

Бериллий обладает полиморфизмом и имеет низкотемпературную модификацию -Ве до температуры 1250^оС, ГП кристаллическую решетку; и высокотемпературную -Ве (1250…1284^оС) с ОЦК решеткой. Сочетание хорошей удельной прочности с очень высокой удельной жесткостью (таблица 3) и рядом других полезных свойств обеспечивают его применение в самолето-и ракетостроении, приборостроении, и других отраслях. Бериллий имеет также большую теплоемкость, обладает хорошей тепло-и электропроводностью, демпфирующюю способность, сваривается, паяется и другие ценные свойства.

Таблица 3

Сравнительная характеристика прочностных свойств конструкционных материалов

Материал	, МПа	Е, ГПа	ТКЛР, *10^-6 ^оС^-1	Уд.прочность, ,КМ	Уд. жесткость , КМ
Магниевый сплав Алюминиевый сплав Титановый сплав Нержавеющая сталь Бериллий Композицион. материалы: - полимерная матрица, армированная волокнами; - дисперсионно-упрочненные на алюминиевой основе, САП; - металлическая матрица, армированная металлическими волокнами	430 700 1500 2000 680 600..1000 300…450 1000…1600	46 74 105 182 310 100…180 65…80 120…270	24 22 8,5 11 10…12 – – –	21 23 30 27 37 30…70 11..300 30…50	2300 2400 2600 2600 16100 6000..12000 2100…2900 2000…8000

Модуль упругости бериллия мало изменяется при увеличении температуры до 450^оС, в сравнении с Е других материалов (рисунок 26).

Высокая стоимость бериллия определяется его редкостью и сложной технологией получения. Литой бериллий хрупок, нетехнологичен. Практическое применение находят сплавы бериллия с алюминием и небольшими добавками магния, что обеспечивает снижение хрупкости, повышение пластичности. Применяемые сплавы содержат 5…80% Ве, так как с увеличением содержания Ве в сплаве прочность и пластичность их снижается [1]. Получают промышленные сплавы методом порошковой металлургии, а полуфабрикаты – пластическим деформированием в горячем состоянии по сложной технологии: на бериллий наносят стальное покрытие, затем его деформируют прокаткой. Далее стравливают стальное покрытие. Это обеспечивает пластические свойства бериллиевых сплавов, их мелкозернистую структуру.

Легирование бериллия Ni, Co, Cu и другими элементами расширяет температурную область существования пластической высокотемпературной модификации -Ве, что увеличивает диапазон температур горячей обработки давлением.

К недостаткам бериллия и его сплавов, помимо высокой стоимости, малой пластичности, низкой технологичности нужно отнести токсичность. Бериллиевая пыль является сильным канцерогеном и вызывает ряд заболеваний. Поэтому при обработке бериллия на станках принимают ряд специальных мер. Использование деталей из Ве после промывки и очистки не представляет опасности.

Выпускают: литой бериллий марок БАН1 (=200…250 МПа, Е=250 ГПа); сплавы системы Al-Be-Mg— АБМ, АБМЦ (=400…600 МПа, Е=260…270 ГПа, =(16…19)*10^{-6 о}С^-1); металлокерамические сплавы марок ДБ, легированные Тa, Nв (=400…600Мпа, Е=300…350 ГПа, =(12,5…13,5)*10^{-6 о}С^-1) и другие.

Применяют сплавы бериллия для изготовления корпусов, рам гироскопических приборов, чувствительных элементов акселерометров, зеркал оптических приборов, где требуются высокая отражающая способность, низкий и стабильный ТКЛР.

Для надежной работы акселерометров необходимо, чтобы собственная частота колебаний чувствительного элемента прибора была выше частоты изменения ускорения. Бериллий, в силу высокого значения модуля упругости Е, и обеспечивает высокую частоту собственных колебаний чувствительного элемента в сравнении с любыми другими материалами.

Примечание к теме 7. Стоимость материалов достаточно просто оценить по прайс-листу заводов изготовителей или оптовых сбытовых организаций. В условиях учебного процесса это часто вызывает затруднения или даже невозможно. Поэтому можно воспользоваться относительной приближенной оценкой стоимости различных материалов. За 1 принимаем стоимость углеродной стали. Стоимость цветных металлов и сплавов в сравнении, с углеродистой сталью выше в 3…8 раз, легированных сталей – в 5 – 10 раз, титановых сплавов – в 8…12 раз, бериллиевых сплавов – в 15 – 20 и более раз.