Category Archives: БЕРИЛЛИЙ И ЕГО СПЛАВЫ

Получение полуфабрикатов из бериллия

Получение полуфабрикатов из бериллия

Заготовки из бериллия получают в основном методами порошковой металлур– гии. Свойства бериллия в большой мере определяются способом и условиями получения порошков, их дисперсностью- и методом компактирования. Формование заготовок осуществляют холодным прессованием порошков с последующим спеканием в вакууме при 1180—1220° С или горячим прессованием в графитовых прессформах в вакууме при температуре 1000—1200° С и давлении до 700 МПа."    •

Отливки из бериллия применяют крайне редко. Деформированные полуфабрикаты —прутки, трубы, как правило, получают горячим выдавливанием при 800— 1050° С или теплым при 400—500° С.

Ракетная техника — основной потребитель листового бериллия. Из него изготавливают панели обшивки, лонжероны, конусы, различные конструкции сложной конфигурации.

Листы бериллия высокой чистоты имеют предел прочности при растяжении, равный 80—90% прочности обычных листов, но их пластичность значительно выше. Она возрастает с .увеличением чистоты металла и с измельчением зерна. Прокатка и выдавление (экструзия) являются методами деформационной обработки бериллия. Выдавливание порошкового бериллия производят при 900—1070° С; в ряде случаев применяют тепловое выдавливание при 425—450° С.

В последнее время все большее внимание уделяют получению бериллиевой проволоки, которую можно использовать для армирования-композиционных материалов, изготовления антенн спутников, игл индикаторов точных приборов, звукоснимателей, проводников тока. При низких температурах (<200К) проволока из бериллия высокой чистоты имеет электропроводность, близкую к электропроводности меди и алюминия, и её можно применять в качестве проводов в различных криогенных преобразователях.

Плотность и упругость бериллия

Плотность и упругость бериллия

Высокое отношение модуля нормальной упругости к плотности бериллия позволяет снизить массу конструкций, имеющих высокую резонансную частоту собственных колебаний и относительно малую пучность вибраций при аэродинамическом возбуждении. Это — очень важное достоинство бериллия как материала для двигателестроения. В настоящее время изучается возможность использования бериллия в лопатках компрессора, дисках и переходниках. Однако необходимо иметь в виду, что для бериллия характерно низкое сопротивление

ударным нагрузкам. Попадание в компрессор при запуске двигателя мелких посторонних предметов может вызвать разрушение металла. В ракетной технике из бериллия изготавливают панели обшивки, секции верхних ступеней, промежуточные * отсеки, соединительные элементы, панели солнечных элементов, приборные стойки, мачты антенн.

Высокая теплоемкость бериллия позволяет применять его в качестве теплозащитных экранов, а сочетание ее с хорошей теплопроводностью и малой плотностью способствует использованию бериллия в. тормозных дисках.

Фазовый состав сплавов алюминия с бериллием

Фазовый состав сплавов алюминия с бериллием

Имеет отличительную особенность, связанную с тем, что бериллий в алюминии практически нерастворим, а в бериллии растворяется 4—5% А1. Поэтому в качестве основной фазы используется не твердый раствор, как это имеет место у большинства деформируемых сплавов, а механическая смесь фаз, сильно отличающихся по свойствам.

Сплавы Be—Al относятся к заэвтектическим и состоят из механической смеси двух фаз с резко выраженной разнородностью: твердой и прочной бериллиевой фазы, представляющей собой твёрдый раствор алюминия в бериллии, и пластичной с низкой прочностью алюминиевой фазы, которая обеспечивает пластичность сплавов (эвтектика практически состоит из чистого алюминия). Для нужд новой техники используют двойные сплавы с высоким содержанием бериллия, например сплав 76%Ве+24%А1, у которого 5 = 260 ГПа, а0,2 = 510 МПа, сгв = 620МПа и 6 = S%.

У подобных сплавов модуль   нормальной   упругости близок к Е чистого бериллия, но   пластичность   лучше. Пластичная алюминиевая фаза снижает концентрацию, напряжений у частиц бериллиевой фазы и препятствует образованию и развитию трещин. Из представленных зависимостей следует, что модуль нормальной упругости, являясь аддитивным свойством, определяемым как средняя арифметическая величина модулей упругости компонентов, входящих в состав сплава, резко возрастает с увеличением содержания бериллия.

Факторы определяющие оптические свойства бериллиевых зеркал

Факторы определяющие оптические свойства бериллиевых зеркал

К факторам, определяющим оптические свойства бериллиевых зеркал, относятся тип и содержание примесей, характеристики порошка, параметры процессов уплотнения и прессования, методы резания, шлифования, полирования и способы снятия остаточных напряжений.

Необходимо учитывать, что получение термически стабильного оптического материала обеспечивается только высокой изотропностью. Зеркала, полученные методами горячего изостатического прессования бериллия и холодного гидростатического .прессования с последующим спеканием, имеют в 3—5 раз лучшую термическую стабильность, чем при горячем прессовании.

Благодаря высоким значениям удельной прочности и удельной жесткости бериллий является ценным конструкционным материалом для авиационной и ракетной техники. Он перспективен в качестве ма-„ териала обшивки сверхскоростных самолетов. Однако следует учитывать, что из-за повышенной хрупкости и чувствительности к надрезу в условиях растягивающих напряжений бериллий применять нецелесообразно. Большая часть деталей самолетов работает в условиях сжимающих напряжений, поэтому многие детали могут быть изготовлены из бериллия. В опытном варианте из бериллия изготавливали крыло самолета, тяги управления, стабилизатор и др. Особенно выгодно применение бериллия в конструкциях самолетов со скоростями полета 2—3 М; экономия в массе может достигать здесь 30—40%.

Сплавы бериллия

Изменение времени жизни неосновных носителей заряда после термообработки

Имеются веские доказательства для такого объяснения. В самом деле, путем исследования температурной зависимости временем жизни определено положение энергетических уровней термических центров рекомбинации в запрещенной зоне германия. В области температур примесной проводимости время жизни экспоненциально возрастает с температурой по закону

Экспериментально определяют зависимость т= =f(/T) с учетом поправки на Т

Анизотропия свойств бериллия

Анизотропия свойств бериллия

Существенно не уменьшается и после термической обработки, так как предпочтительная ориентация плоскостей сохраняется.

Повысить пластичность листов из бериллия можно перекрестной прокаткой в двух взаимно перпендикулярных направлениях с равными степенями деформации. При перекрестной прокатке плоскости базиса ориентированы в плоскости листа, свойства листа изотропны и    составляют:    ав<540  МПа;    а0,2^490  МПа;    6^

Большую пластичность имеет высокотемпературная модификация бериллия Вер с о. ц. к. решеткой, существующая в узком интервале температур (1250—1283° С). Легирование никелем, кобальтом, медью и серебром, стабилизируя модификацию Вер, позволяет расширить интервал существования решетки с большей пластичностью. Однако используя даже высокие скорости охлаждения, при комнатной температуре зафиксировать эту модификацию бериллия не удается.

Бериллий — один из лучших замедлителей и отражателей нейтронов: испытывая воздействие мощных нейтронных полей, он обладает достаточной стойкостью к облучению. Так, облучение быстрыми нейтронами не вызывает заметного изменения плотности, твердости, модуля нормальной упругости, электросопротивления и теплопроводности. Возрастание потока нейтронов приводит к небольшому увеличению твердости и уменьшению теплопроводности. При мощных потоках нейтронов прочностные свойства возрастают, пластичность снижается.

Получение бериллиевой проволки

Получение бериллиевой проволки

Бериллиевую проволоку получают путем выдавливания в оболочке (лучший материал для оболочки — никель) исходной заготовки из литого или порошкового металла с последующей протяжкой и волочением.

Механические свойства проволоки определяются качеством ее поверхности. После удаления оболочки поверхность проволоки грубая и неровная, и механические свойства ее невысокие. Обработка поверхности химической или электрической полировкой повышает свойства на 15—50%. Свойства бериллиевой проволоки диаметром 0,09 мм-могут достигать следующих значений: ств = =1350 МПа; ап.ц=300 МПа; ?=285 ГПа. . При обработке бериллия в ряде случаев применяют (вместо механического) химическое фрезерование. Стоимость механической обработки бериллия очень высока; она в 8 раз больше, чем обработка алюминия или титана.

Для соединения деталей из бериллия используют сварку вольфрамовым электродом в нейтральной атмосфере.

Обнадеживающие результаты дают попытки изготовления деталей из бериллия методом плазменного напыления, в результате чего отпадает необходимость в обработке и сварке бериллия. При повышенных температурах бериллиевые бронзы сохраняют достаточную прочность, а при пониженных их прочность и пластичность увеличиваются. Помимо высоких упругих свойств, прочности и твердости, материал для этих деталей должен обладать высокой стабильностью в процессе длительной эксплуатации. Удовлетворяя всем этим требованиям, бериллиевые бронзы находят достаточно широкое применение в точном приборостроении.

Ограничение роста зерен

Ограничение роста зерен

Происходит благодаря оки-сной пленке ВеО, располагающейся по границам. Так, при наличии в бериллии 2,5% ВеО рост зерен не имеет места при 1100° С в течение 29 ч, в то время как при содержании лишь 0,5% ВеО при тех же условиях испытания наблюдается более чем трехкратное увеличение размеров  зерен.

Размер зерна бериллия в большой степени определяется дисперсностью исходных порошков. Таким образом, путем рафинирования бериллия и измельчения его зерна характеристики пластичности можно несколько повысить.

Механические- свойства бериллия зависят и от текстуры деформации. У него наблюдается аномальное явление— плоскость базиса представляет собой единственную плоскость скольжения в решетке Г12. Прокат листа в одном направлении или выдавливание прутков приводит к ориентации плоскости базиса в направлении деформации (в направлении проката или параллельно оси выдавливания соответственно). Полученная в результате деформации текстура способствует большой анизотропии и улучшению свойств в направлении деформации. Материал приобретает как бы одномерную пластичность. Предел прочности выдавленных прутков в направлении, перпендикулярном их оси,   составляет   при

комнатной температуре 40—60% от величины в направлении оси, относительное удлинение — десятые доли процента, а ударная вязкость изменяется от 10—30 кДж/м2 вдоль оси до 5—7 кДж/м2 поперек нее.

Прочностные и пластические свойства бериллия

Прочностные и пластические свойства бериллия

Они зависят от способа получения и колеблются в следующих пределах: <г0,2=230-^680 МПа; ав = 300-^700 МПа- 6 = = 2-М6%.

Как указано выше, серьезным недостатком бериллия является низкая пластичность, малое сопротивление ударным нагрузкам и развитию трещин. При испытаниях на удар ударная вязкость составляет 10 кДж/м2, вязкость разрушения металла промышленных сортов   так-

же низкая — Kic=300-^700 Н/мм~3/2. По значению ударной вязкости и вязкости разрушения бериллий значительно уступает другим конструкционным материалам.

Причины низкой пластичности бериллия до конца не изучены, однако можно вполне определенно утверждать, что повышение чистоты по примесям и измельчение зерна сопровождается увеличением пластичности. Зонная плавка за восемь проходов обеспечивает получение бериллия высокой чистоты с  (по зарубежным данным).

С увеличением размеров зерен снижается прочность и пластичность. Так, у горячепрессованного бериллия при среднем размере зерна 10 мкм ав = 410 МПа, 6 = 3%; при увеличении размеров зерен до 60 мкм ав = 200 МПа. Ухудшение прочностных и пластических свойств при увеличении зерна требует предотвращения возможного укрупнения структуры при эксплуатации, термической обработке и технологических процессах.

Температурная обособленность бериллия

Изменение времени жизни неосновных носителей заряда после термообработки

Имеются веские доказательства для такого объяснения. В самом деле, путем исследования температурной зависимости временем жизни определено положение энергетических уровней термических центров рекомбинации в запрещенной зоне германия. В области температур примесной проводимости время жизни экспоненциально возрастает с температурой по закону

Экспериментально определяют зависимость т= =f(/T) с учетом поправки на Т