Справочник по конструкционным материалам (998983), страница 56
Текст из файла (страница 56)
5.75, рис. 5.13). В сочетании с высокой удельной прочностью (о,/(Ту) - 37 км) бериллий дает возможность снизить массу конс1рукции и увеличить жесткость ее силовых элементов, что особенно важно для авиакосмической техники. Поэтому бериллий успешно применяют в консолях крыльев, элеронах, тягах управления и других деталях сверхзвуковых самолетов; И(78) 1О-', Таблица 5. 75. Модуль упругости бе- риллия и других материалов 1Щ е1(та) т . т,, т1м !5 0 ! 00 200 300 400 !, 'С Уие. $.13.
Зависимость удельной жесткости различных материалов от температуры: 1 - бериллий; г - КМ эижсилиал матрица — утлеролиое волокно; 3 — КМ эпоксилиал маэрипв-волокно бора; 4- с1вль; 5 - ппаповые сплавы; б - алвминневые сплавы„1- мапппвые сплавы Примечание. АБМ-сплввысистемы А1-Ве-М8 Ке % Ве Ре Т! А! М8 Стали ВТ!6 В95 Д16 !420 АБМ (30 с~ Ве) АБМ (40% Ве) АБМ (70 ~е Ве) 22,5 22,4 21,0 19,3 1,85 7,8 4,5 2,7 1,76 7,85 4,52 2,85 2,78 2,47 2,35 2,25 2,05 559 510 460 460 294 205 !02 69 42 200 !ог 69 69 73 !зг 156 215 2,53 2,34 2,25 2,13 16,6 2,65 2,44 2,63 2,50 2,65 2,33 2,56 2,56 3,!г 5,70 7,04 !0,5 в ракетной технике из него изготавливают панели обшивки, промежуточные отсеки, соединительные элементы, приборные стойки и т.
д. Высокие удельиам жесткость и особенно прочносп бериллиевой проволоки диаметром десятки микрометров (о,11300 МПа) открывают еще одну область применения — армирование композиционных материалов на основе легких металлов (А1, Мя, Т| и др.), которые широко используют в ракетной и космической технике.
Бериллий обладает большой теплотой плавления и очень высокой теплотой испарения. По удельной теплоемкости он в 2,5 раза превосходит алюминий, в 4 раза — титан и в 8 раз — сталь; в теплопроводности уступает алюминию только - 12 %. Все эти свойства способствуют успешному применению бериллия в качестве теплозащитного материала в ракетной и особенно космической технике: головные части ракет, передние кромки крыльев сверхзвуковых самолетов„оболочки кабин космонавтов.
Высокие удельные прочность и жесткосп, теплопроводность в сочетании с размерной стабильностью во времени и термической стабильностью, низким коэффициентом термического расширения и хорошей отражательной способностью делают бериллий незаменимым материалом для зеркал оптических приборов, в том числе и космического назначения, деталей высокоточных приборов. Его используют в инерциальных системах навигации для ракет, самолетов, подводных лодок; из него изготавливают детапи гиростабилизирующих платформ и гироскопов.
Сопротивление усталостным разрушениям при циклических нагрузках обеспечивает применение бериллия в двигателестроении, а высокая скорость распространения звука.(в 2,5 раза выше, чем в стали) — в акустической технике. Малое эффективное.поперечное сечение захвата тепловых нейтронов (0,009 б /ат.), высокая отражательная способность, а также способность замедлять быстрые нейтроны до уровня тепловых выдвинули бериллий в ряд лучших конструкционных материалов ядерной техники (замедлители быстрых нейтронов, отражатели тепловых нейтронов).
Его используют в качестве конструкционного материала для изготовления окон рентгеновских трубок ввиду слабого поглощения рентгеновских лучей (в 17 раз хуже, чем алюминий). Кроме того, бериллий успешно применяют для легирования сплавов на основе ме- ди, алюминия, никеля. Недостатками бериллня являются мамая распространенность в природе," сложнам и дорогая технология извлечения из руд и получения полуфабрикатов (деталей), а позгому его высокая стоимость; низкам пластичность и анизотропня свойств; токсичность.
Соединения бериллим (аэрозоли, дисперсные частицы), попадам в легкие, вызывают тяжелое легочное заболевание — бериллиоз. На коже бериллиевая пыль и мельчайшие часп~- цы вызывают зуд, а попадая в ранки — язвы и опухоли. Поэтому обработку бериллня на металлорежущнх станках проводят в специальных помещениях в пылезащитных коспомах и масках. Предельно допустимое содержание бериллия в атмосфере производственз ных помещений составляет 0,001 мгlм .
В компактном виде бериллий безвреден. Металлургия бериллия сложна вследствие его химической инертности. Слитки после мкуумной переплавки обрабатывают давлением для получения полуфабрикатов или перерайтывают в порошок, из которого полуфабрика1ы и изделия получают порошковой технологией.
' Бари (б) — внесистемная единица измерения площади (! б = Ю м ). 3!6 Изделия из бериллиевых блоков изготовляют на металлорежущих станках, однако вследствие плохой обрабатываемости резанием необходимо использовать твердосплавный инструмент. Сваривается бериллий дуговым методом в аргоне, гелии или вакууме, Обработке давлением подвергают лишь малые слитки (И < 200 мм), поскольку в слитках большого размера вследствие высокого поверхностного натяжения образуются две усадочные раковины, соединенные трещиной. Фасонные отливки из бериллия производят очень редко. Литой бериллий крупнозернист и хрупок (о® = 280 МПа; се з = 230 МПа; Ь = 2...3 %). Для улучшения пластичности его подвергают обработке давлением.
Прокатку проводят при высокой температуре (1000-1050 С). Поскольку выше 700 С бериллий «схватывается» с инструментом, прокатку ведут в стальной оболочке, которую затем стравливают. Горячекатаный полуфабрикат, полученный из слитка, имеет такие же низкие механические свойства. Его относительное удлинение вдоль направления прокатки находится на уровне литого материала, а в поперечном направлении близко к нулю. В настоящее время полуфабрикаты (листы, прутки и др.) из бериллия получают в основном порошковой технологией. Механические свойства горячепрессованных заготовок зависят от содержания примесей, размера зерна.
Примеси, как и увеличение размера частиц порошка, снижают механические свойства, особенно пластичность горячепрессованных заготовок (табл. 5.76) и деформированного полуфабриката (табл. 5.77), Таблица 5. 7б. Механические евейетва герачеиресееваниых бернллиевых загетевек из магннетермнчеекеге н электрелитнчеекеге перешка 13) Табака 5. 77. Механические евейства бериллиевых пелуфабрикатев, пелученных из магниетермнчеекеге (числитель) и электрелнтическеге (знаменатель) перешка 131 Исходные порошки, полученные мвгниетермическим или злектролитическим способами, подвергают дополнительной очистке от примесей дистилляцией в вакууме, зонной плавкой и др.
Химический состав технического, дистиллированного и очищенного зонной плавкой бериллия приведен в табл. 5.78, содержание примесей в промышленных марках бериллия — в табл. 5.79, а механические свойства различных полуфабрикатов — в табл. 5.80 — 5.83. 317 Табтща 5.80. Меяаничсскис свейства бсриллисвыя полуфабрикатов |3[ Таблица 5.И. Меяаннчсские свейства превелеки лиамстрем 0,125 мм из бериллин, пелученнеге разными спесебами [3[ Табямуа 5.82.
Меяаиичсские свейства и рабета разрушении Х пекевек из бсриллип [3[ ' В числителе щюбн — без разрушения образца, в знаменателе — при разрушении образца. Таблица 5.83. Меяаничсские свойства полуфабрикатов из бериллии [Ы[ 3!9 Окончаиие табл. 5.83 Пр и мечен н е. Для проволоки в числителе приведены значения о, В Отожженном, а В знаменателе — В наГВртОВВИИОМ состОянии. Прн сжатии. Свойства бериллия значительно зависит от конце~преторов напряжений на поверхности и ее общего состояния.
Ниже приведены значения сг, при испьпании образцов с надрезом (сГ,) и без него (он) из прокатанного бериллия при коэффициенте концентрации напряжений К,=4,4 в зависимости от способа обработки поверхности, МПа [31: н н СГ, он Он /Он Шлнфоваиие........ 298/268 387/387 0,77/0,69 Фрезерованне......., 225/217 383/392 0,59/0,55 Травление ......... 461/228 454/436 1,02/0,52 Примечание. В числителе — нри продольном, а В знаменателе— при поперечном направлении вырезки Образна. Чувсппттельность бернллия к концентраторам напряжений характеризуют следующие данные 1151: О„МПВ........ — 470(К, 2,2) 166(К,=4,0) пм,мПВ...,..., 5$8 о,/о,...,...,,, 0,8 0,2$ Влияние концентраторов напряжений на механические свойства уменьшается после травления (табл.
5.84) и отжига (табл. 5.85), Тайлнаа 5.84. Изменение механических свойств бериллин иееле травлении различными реактивами 131 320 Та6анна 5.85. Влияние етзкига и травления иа механические свейстаа герячеесаямипеге бериллпевеге листа [3! При повышении температуры происходит существенное снижение кратковременной н длительной прочности бериллия, предела ползучести и повышение его пластичности (табл. 5.86). Позтому в качестве жаропрочного материала бериллий практически не использ)лОТ.
Табльща 5.Вб. Мсхаипчсскис свейства етеяокспиеге прсссеваппеге берпллиевеге прутка прп высеких температурах 1И) При отрицательных температурах механические свойства бериллия понижаются. Так, при уменьшении температуры от 20 'С до -70 С временное сопротивление снижа-. ется с 539-637 МПа до 490 — 539 МПа, а относительное удлинение с 4 — 8 % до 1-1,5 %. Бериплий, полученный порошковой технологией, имеет мелкозернистую структуру и высокие механические свойства, в том числе и пластичность.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
