Бериллий и сплавы на его основе

Свойства бериллия

Бериллий – металл серого цвета, обладающий полиморфизмом. Низкотемпературная модификация Ве_α, существующая до 1250°С, имеет гексагональную плотноупакованную решетку с периодами а = 0,2286 нм; с = 0,3584 нм. Высокотемпературная модификация бериллия Ве_β (1250…1284°С) кристаллизуется с образованием объемно-центрированной кубической решетки.

Бериллий относится к числу редких металлов, поскольку содержание его в земной коре не превышает 0,0005%. Это обстоятельство, а также сложная и дорогая технология извлечения бериллия из руд определяют его высокую стоимость.

По удельной прочности бериллий превосходит высокопрочные стали и все сплавы на основе других легких металлов. Удельная жесткость бериллия выше по сравнению не только с легкими металлами, но и с металлами, обладающими более высоким модулем упругости (W и Мо). К тому же, высокий модуль упругости бериллия (Е = 310 ГПа) мало изменяется при увеличении температуры до 450°С.

Механические свойства бериллия зависят от степени чистоты, технологии производства, размера зерна и наличия текстуры. На хрупкость бериллия большое влияние оказывают примеси. Бериллий имеет небольшой атомный радиус (0,113 нм) и поэтому почти все примеси искажают его кристаллическую решетку и снижают пластичность. Исключение составляет нерастворимый в бериллии алюминий, который улучшает пластичность и поэтому используется для легирования сплавов на основе бериллия.

Бериллий обладает большой теплотой плавления и очень высокой теплотой испарения. По удельной теплоемкости он в 2,5 раза превосходит алюминий, в 4 раза – титан и в 8 раз – сталь. Теплопроводность бериллия всего лишь на ~12% ниже алюминия.

Вследствие плохой обрабатываемости резанием при изготовлении бериллиевых изделий необходимо применять твердосплавный инструмент. Сваривается бериллий дуговым методом в аргоне, гелии или вакууме.

Помимо высокой стоимости, малой пластичности, низкой технологичности и анизотропии свойств, к недостаткам следует отнести токсичность бериллия. Попадая в легкие, он вызывает тяжелое легочное заболевание (бериллиоз).