строение (557054), страница 47
Текст из файла (страница 47)
Бериллий сохраняет жесткость при повышенных температурах и в условиях наличия вибраций. Величина модуля упругости бериллия слабо зависит от температуры до 500 ОС, На рис. 121, 122 представлены значения плотности и удельной жесткости для ряда металлов. Бериллий превосходит многие металлы по удельной прочности и жесткости. Он обладает также высокой удельной теплоемкостью, тепло- и электропроводностью (рис. 123). У бе- рис. (22. удельная теплоемкость раэличимк ме. галлов совместимость с ними, способствуют использованию бериллия в точных приборах н устройствах, в которых необ- ходимо соединять разнородные метал- лы.
К недостаткам бериллия относятся низкие значения пластичности и его токсичность. Свойства бернллнн Бериллий — химический элемент с по- аб рядковым номером 4 в периодической системе элементов Д. И. Менделеева, он относится к металлам, обладающим полиморфизмом. Полиморфная форма а Ве имеет решетку Г!2 и существует до 1250 'С, у Веб, существующего в интервале ! 250... 1283 'С, решетка К8. Физические свойства бериллня: температура плавления, 'С плотность т кг(ма теплопроводность ()(Иа ), Вт/(и К) теплоемкость Удекьнан (Ср) Дл(1(кг К) температурный коэффнннент линейного расшнрення, (ТКЛР) и 1О а, К-э модуль нормальной упругости (Е), ГПа 14 /г Рис. (22. Плотность (л) и удельиая жесткость (б) раэличкм* металлов риллия достаточно высокие показатели коррозионной стойкости, размерной стабильности, сопротивления износу, демпфирующей способности.
Близкие к сталям значения температурного коэффициента линейного расширения и, как следствие, хорошая гоо Бериллий имеет высокую энергию связи, его температура плавления выше, чем у магния и алюминия, а рабочие температуры могут превышать температуру плавления этих металлов. По удельной теплоемкости бериллий превосходит другие металлы, ее значение в четыре раза выше, чем у стахи и титана. По электропроводности и теплопроводности бериллий близок к алюминию и в несколько раз превосходит по этим характеристикам титан и стали. Сочетание высокой теплоемкости и теплопроводностн делает бериллий незаменимым теплозащитным материалом.
Химические свойства. Бериллий относится к химически активным металлам, но при выдержке на воздухе на его поверхности образуется плотная оксидная пленка, предохраняющая металл от дальнейшего окисления. Коррозионная стойкость бериллия на воздухе при комнатной температуре близка к стойкости алюминия. Малая склонность к окислению сохраняется до 600 'С, выше 700 'С коррозия становится заметной.
В среде жидких легкоплавких щелочных металлов, чистых по примесям, бериллий проявляет удовлетворительную стойкость. Для повышения коррозионной стойко- !а 4йй сти бериллия применяется защитное покрытие хромом, наносимое на промежуточный слой меди. Механические свойспыа бериллия. При равных массовых характеристиках бериллий сопротивляется потере упругой устойчивости при сжатии в 3 раза лучше алюминиевых сплавов и в 5 раз лучше стали. Прочностные и пластические свойства бериллия в зависимости от технологии изготовления колеблются в широких пределах: оыв = 230... 680 МПа, о, = 300... 700 МПа, б = Серьезным недостатком бериллия является низкая пластичность, малое сопротивление ударным нагрузкам и развитию трещин; так КСП = 1О кДж/мв, вязкость разрушения металла промышленных сортов также мала К„= !О...
23 МПа м'~в. По этим характеристикам бериллий значительно уступает другим конструкционным материалам. Пластичность бериллия может быть существенно увеличена повышением чистоты по примесям и измельчением зерна. Оксидиая пленка (ВеО), располагаясь по границам, ограничивает рост зерен.
Так при наличии в бериллии 2,5 % ВеО рост зерен не наблюдается при 1100 'С в течение 29 ч, в то время как меньшее содержание 0,5 % ВеО при тех же условиях испытания сопровождается трехкратным увеличением размеров зерен. Размер зерен бериллия в большой мере зависит и от дисперсности исходных порошков. Базисная плоскость решетки Г12 бериллия является единственной плоскостью скольжения. Прокат листа или выдавливание прутков приводит к ориентации плоскости базиса в направлении деформации, полученная текстура деформации способствует большей анизотропии и улучшению свойств в направлении деформации.
Материал приобретает как бы одномерную пластичность. Различие в пределе прочности и ударной вязкости вдоль и поперек оси составляет 50 %, в то время как относительное удлинение — поперек оси составляет десятые доли процента, ударная вязкость изменяется от 10 ... 30 кДж/мв вдоль оси и до 5 ... 7 кДж/мв поперек ее. Термическая обработка не уменьшаег анизотропню свойств, так как предпочтительная ориентация плоскостей сохраняется. Использование перекрестной прокатки листа в двух взаимно перпендикулярных направлениях с равными степенями деформации ориентирует плоскости базиса в плоскости листа, свойства которого достаточно изотропны и составляют: а, ( 540 МПа, ое,в(490 МПа, 6 <9%.
Модификация Вер с решеткой о. ц. к., существующая в узком интервале температур (!250... 1283 'С), имеет большую пластичность. %, Со, Си и Ад, стабилизируя модификацию Веы расширяют температурный интервал ее существования, но даже при высоких скоростях охлаждения зафиксировать Вез при комнатной температуре не удается. опо Для атомной техники важным достоинством бериллия является очень малое сечение захвата тепловых нейтронов, которое в сочетании с низкой плотностью делает бериллий одним из лучших замедлителей и отражателей нейтронов, а также позволяет использовать его в качестве оболочек тепловыделяющих элементов. Бериллий достаточно стоек к воздействию мощных нейтронных полей, влияние которых связано с некоторым увеличением прочностных свойств, снижением пластичности и теплопроводности. напученно полуфабрнкатов Заготовки из бериллия получают в основном методами порошковой металлургии.
Условия и способы получения порошков, их дисперсность и метод компактирования определяют в большей мере свойства бериллия. Формование заготовок производится холодным прессованием порошков с последующим спеканием в вакууме при !180... 1220 'С или горячим прессованием в графитовых прессформах в вакууме при !000... !200 'С и давлении до 7000 МПа. Деформированные полуфабрикаты — прутки, трубы получают горячим (при 800... 1050 'С) или теплым (при 400...
500 'С) выдавливанием. Отливки из бериллия применяют крайне редко. Листы бериллия высокой чистоты имеют предел прочности при растяжении, равный 80 ... 90 % прочности обычных листов, но их пластичность значительно выше. Бериллиевую проволоку получают выдавливанием в оболочке (лучший материал для оболочки — никель) исходной заготовки из литого или порошкового металла с последующей протяжкой и волочением. После химической или электролитической полировки поверхности проволока бериллия имеет следующие свойства: о, = 1350 МПа; о„„= 300 МПа и Е = 285 ГПа. Механичеокая обработка бериллия в 8 раз дороже обработки алюминия или титана, при обработке бериллия используют и химическое фрезерование. Для соединения деталей из бериллия используют сварку вольфрамовым электродом в нейтральной атмосфере или в вакууме. Для изготовления деталей из бериллия перспективен метод плазменного напыления, в результате применения которого отпадает необходимость в обработке и сварке бериллия.
Сплавы бернллнв Выеокомодульные и еыеокоирочные берпллиееые сплавы. Легирование бериллия преследует две цели: уменьшить хрупкость и повысить коррозионную стойкость. Так как размер атома бериллия мал, большинство элементов, растворяясь в бериллии, сильно искажают его решетку и увеличивают склонность к хрупкому разрушению. Повысить пластичность и вязкость позволяют сплавы системы Ве — А!. Эти сплавы представляют большой интерес как конструк- поо гоо ооо )оо Ю ЕО ОО ОО 2О ВЕ Ве, Уе (ла мааса) Рис. (24.
Диаграмма ссстсяння системы А! — Ве бг, мlм гбо гоо 2О ! с ционные материалы из-за легкости, жесткости, более высокой, чем у бериллия, технологической пластичности, способности прессоваться и прокатываться в тонкий лист при содержании ( 50... 60 % Ве. Фазовый состав сплавов алюминия с бериллием имеет отличительную особенность, заключающуюся в том, что бериллий в алюминии практически не растворим. В бериллии растворяется 4 ... 5 % А! и поэтому эвтектика, образующаяся при концентрации 2,5 % Ве состоит из чистого алюминия с незначительным количе- йй) о ж л) лт 22 Ве М бб ОО вр ООВе И ОО ОО 2О ООВе Ве,% ве,вь Ве, Вв Рнс. (2В.
Менаннчеснне свойства: Е (и), ав (б), Е (а) снлввсв А)-Ве (!), Ве — А! — МЕ (М с рвалнчиым содержанием бернллия ством вкраплений бериллия и характеризуется высокой пластичностью (рис. 124). В качестве основы сплавов, таким образом, используется не твердый раствор, как это имеет место у большинства деформируемых сплавов, а смесь фаз с резко выраженной разнородностью: твердой и прочной бериллиевой фазы, представляющей собой твердый раствор алюминия в бериллни, и пластичной, с низкой прочностью алюминиевой фазы, которая и обеспечивает пластичность этих сплавов.
Практическое применение имеют заэвтектические сплавы с содержанием от 20 до 40 % А!. Для новой техники используют двойные сплавы с высоким содержанием бериллия. Так, например, сплав 76 % Ве + 24 % А! имеет Е = 260 ГПа, о, е = 510 МПа, о, = 620 МПа и 6 = 3 %. У подобных сплавов модуль нормальной упругости близок по своему значению к чистому бериллию, но пластичность выше. Пластичная алюминиевая фаза снижает концентрацию напряжений у частиц бериллиевой фазы и препятствует образованию и развитию трещин.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
