БЕРИ́ЛЛИЕВЫЕ СПЛА́ВЫ
-
Рубрика: Технологии и техника
-
-
Скопировать библиографическую ссылку:
Книжная версия:
Электронная версия:
БЕРИ́ЛЛИЕВЫЕ СПЛА́ВЫ, сплавы на основе бериллия (Be). Пром. применение началось в 1950-х гг. Б. с. содержат 5–80% Be, имеют малую плотность, большой диапазон значений модуля упругости, прочности и пластичности, сравнительно небольшую чувствительность к поверхностным дефектам, коррозионностойки. Преимущества Б. с. по сравнению с металлич. Ве обеспечиваются введением легирующих добавок. Однако мн. химич. элементы (Fe,Cr,Ni и др.), растворяясь в Be, сильно искажают его кристаллич. решётку, снижают пластичность сплава, увеличивают его склонность к хрупкому разрушению. Повысить пластичность Be можно легированием Al,Mg,Si,Cu,Sn и др., которые образуют с Be механич. смеси с миним. взаимной растворимостью. Структура сплава \ce{Be–Al} (в Ве растворяется 4–5% \ce{Al}) состоит из смеси фаз с резко выраженной разнородностью: твёрдой и прочной бериллиевой фазой, представляющей собой твёрдый раствор \ce{Al} в \ce{Be}, и пластичной, с низкой прочностью алюминиевой фазой. Пром. сплавы системы \ce{Be–Al} (24–43% \ce{Al}), получившие назв. «локеллой», разработаны амер. концерном «Локхид». Эти сплавы имеют высокий модуль упругости (жёсткость), по сравнению с \ce{Be} более пластичны, менее чувствительны к поверхностным дефектам. Для сплава с 30% \ce{Al} модуль упругости составляет 214 ГПа, предел прочности – 550 МПа, относит. удлинение – 4,5%. Свойства сплавов системы \ce{Be–Al} существенно улучшает их легирование магнием, который, растворяясь в алюминиевой фазе, повышает её прочность. Отеч. Б. с. системы \ce{Al–Be–Mg} (АБМ), содержащие 10–70% Be и 2–9% \ce{Mg}, разработаны в 1955–60 (И. Н. Фридляндер, Р. Е. Шалин, А. В. Новосёлова и др.). Сплавы АБМ в зависимости от содержания Be имеют плотность 2000–2400 кг/м3, модуль упругости 150–300 ГПа, характеризуются высокой удельной прочностью и жёсткостью, повышенным сопротивлением акустич. и ударным нагрузкам, малой чувствительностью к концентраторам напряжений. Наиболее высокой прочностью обладают сплавы \ce{Be–Al}, легированные совместно \ce{Mg} и \ce{Zn} (сплавы АБМЦ). Введение \ce{Li} в Б. с. позволяет уменьшить содержание \ce{Be}, сохраняя высокие механич. и технологич. свойства АБМ и АБМЦ. Повышение прочности Б. с. может достигаться путём дисперсионного упрочнения. Напр., сплав системы \ce{Be–BeO} (до 4% \ce{BeO}), подвергшийся такой обработке, выдерживает нагрузку в 40 МПа в течение 1000 часов при 600 °C. Материалы на основе интерметаллидных соединений \ce{Be} с \ce{Nb,\, Ta,\, Zr} отличаются ещё большей жаропрочностью, они способны работать длительное время при 1100–1550 °С и короткое время при 1700 °С.
Изделия и полуфабрикаты из Б. с. изготавливают в осн. методами порошковой металлургии, реже литьём. Изделия из высокопрочных дисперсно-упрочнённых Б. с. получают обработкой давлением горячепрессованных заготовок при 1010–1175 °С. Б. с. применяют в качестве конструкц. материалов в авиа- и ракетостроении (напр., обтекатели сверхзвуковых самолётов, тормозные диски самолётных шасси, носовые конусы и оболочки ракет), в точном приборостроении (гироскопич. устройства, системы наведения и управления ракетами) и др.
Из-за высокой токсичности Be работы с Б. с. должны производиться в строгом соответствии с установленными для них санитарными нормами и правилами гигиены труда.