Бериллиевые сплавы. Основные виды бериллиевых сплавов, их особенности, области применения

 Главная сложность при легировании бериллия, как было указано ранее, обусловлена малым размером атома бериллия. Большинство элементов, растворяясь в бериллии, искажают его кристаллическую решетку, в результате чего увеличивается его хрупкость. Легирование возможно лишь теми элементами, которые образуют с бериллием механические смеси с минимальной взаимной растворимостью.

 Наибольшее распространение получили сплавы бериллия с алюминием. Из диаграммы состояния Al – Be (рис.6.2) видно, что при температуре 20 °С бериллий практически не растворим в алюминии. Поэтому эвтектика, образующая при концентрации 2,5% Al, состоит из почти чистого алюминия с незначительным количеством вкраплений бериллия и характеризуется высокой пластичностью.

Рис.6.2. Диаграмма состояния Al – Be

Чем больше содержится Al в сплавах бериллия, тем выше их прочность и жесткость (рис.6.3).

Рис.6.3. Зависимость механических свойств Al – Be от содержания бериллия

 Практическое применение нашли эвтектические сплавы, содержащие» 20 – 43% Al. Сплавы Be –Al имеют структуру, состоящую из мягкой пластичной эвтектики и твердых хрупких включений первичного бериллия. Эти сплавы сочетают высокую жесткость, прочность и малую плотность, характерные для бериллия, с пластичностью алюминия. Благодаря пластичности матрицы снижается концентрация напряжений у частиц бериллиевой фазы и уменьшается опасность образования трещин, что позволяет использовать эти сплавы в условиях более сложного напряженного состояния.

Для увеличения прочности сплавы Be –Al дополнительно легируют магнием и серебром – элементами, растворимыми в алюминиевой фазе. В этом случае матрица представляет собой более прочный и вязкий сплав Al – Mg или Al – Ag.

Легирование бериллия элементами Ni, Co, Ca и др., расширяющими температурную область существования пластичной высокотемпературной модификации Be_b, увеличивает диапазон горячей обработки давлением. Эти элементы оказывают упрочняющее действие и снижают пластичность при 20°С. Никель (£ 0,5%) и кальций (<1%) вызывают увеличение прочности при повышенных температурах. Однако более высокими показателями обладает бериллий, полученный методами порошковой металлургии с повышенным содержанием оксида BeO (до 4%).

 Бериллиды представляют собой интерметаллидные соединения бериллия с переходными металлами (Ta, Nb, Zr и др.). Они сохраняют прочность до очень высоких температур. Бериллиды имеют очень высокую температуру плавления (~2000°С), высокую твердость (HV 5000 - 10000), жесткость (Е»300 – 350 ГПа) при сравнительно низкой плотности (2,7 – 5,0 г/см3). Однако они очень хрупкие.