Бериллий

Запасы бериллия в земной коре оцениваются в 6 • 10-⁴ % [371]. При температуре 1254 °С бериллий претерпевает полиморфное превращение. Низкотемпературная модификация бериллия (а-Ве) имеет ГПУ решетку (см. табл. 1. 2). Высокотемпературная модификация (бетта-Ве) образует ОЦК решетку. Бериллий по сравнению со всеми другими металлами и сплавами обладает наибольшей кратковременной удельной прочностью в интервале температур 430—650 °С, а также самой высокой среди металлов скрытой удельной теплотой плавления (1149, 5 кДж/кг), превосходящей скрытую удельную теплоту плавления алюминия почти в 3 раза, магния — в 6 раз, железа — в 4, 3 раза. Сочетание малой плотности с высоким модулем упругости (см. табл. 1. 1) обусловливает большую скорость распространения в нем звука (12600 м/с), что почти в 2, 5 раза больше скорости распространения звука в стали [370].

Бериллий — диамагнитный металл с удельной магнитной восприимчивостью (1 см³/г) [371]. Он характеризуется довольно большой теплопроводностью, уступая по этому показателю лишь серебру, меди, золоту и алюминию. Бериллий — хороший замедлитель нейтронов. Поперечное сечение поглощения тепловых нейтронов для бериллия равно 0, 009 б [370]. Специфическим свойством бериллия является его высокая проницаемость для рентгеновских лучей. Она в 17 раз выше, чем у алюминия. Поэтому чистый металлический бериллий применяют для изготовления окон рентгеновских трубок.

При нормальной температуре бериллий — хрупкий металл. Однако его низкую пластичность нельзя объяснить лишь особенностями кристаллической решетки, так как соотношение с/а у бериллия в большей степени отличается от теоретического (1, 633), чем, например, у магния (см. табл. 1. 2). Более того, титан и цирконий, имеющие аналогичную (ГПУ) кристаллическую решетку с соотношениями с/а, более близкими к теоретическому значению, чем бериллий, отличаются при нормальной температуре высокой пластичностью. Соотношение с/а — не единственный фактор, определяющий пластичность металлов с ГПУ структурой [144].

Способность чистых металлов к пластической деформации определяется дислокационным строением и прежде всего легкостью размножения дислокаций и их распространения по плоскостям скольжения (в бериллии практически лишь одна такая плоскость — плоскость базиса (0001)). Особенно низкие механические свойства у литого бериллия. Обработка бериллия давлением осуществляется при температуре ниже температуры рекристаллизации (700—900 °С). Рекристаллизационный отжиг снижает прочность бериллия и несколько повышает его пластичность. Применение бериллия в качестве свариваемого конструкционного материала затруднено из-за его хрупкости.

В химических соединениях бериллий обычно проявляется степень окисления +2, но есть ряд газообразных соединений бериллия с кислородом и галогенами в которых его степень окисления соответствует + 1. Благодаря покрывающей его оксидной пленке бериллий в обычных условиях устойчив на воздухе. Он обладает большим сродством к кислороду; при 1200 °С металлический бериллий горит. В холодной и горячей воде практически не изменяется. Растворяется в серной и соляной кислотах, а также в щелочах. Разбавленная азотная кислота медленно растворяет бериллий, а концентрированная на него почти не действует. Летучие соединения бериллия и пыль, содержащая бериллий и его соединения, токсичны. Поэтому при его обработке, в том числе сварке, применяют специальные меры предосторожности (мощная фильтрующая вентиляция и др.). Допустимая концентрация бериллия в атмосфере до 2 мг/м³ [275]. Компактный бериллий не токсичен, эксплуатация бериллиевых изделий не представляет опасности для здоровья людей.

Все исследованные до настоящего времени элементы отличаются ничтожной растворимостью в бериллии. Поэтому создание сплавов на его основе — весьма сложная задача. Несмотря на это, бериллий как конструкционный материал используется во многих отраслях техники: авиационной, ракетной, атомной (в реакторах), приборостроении и др. [275]