Сплавы берылію

Сплавы берылію або берыліевыя сплавы (англ.: beryllium alloys) — сплавы, адным з асноўных кампанентаў з працэнтным утрыманнем якіх з'яўляецца берылій. Ставяцца да лёгкіх сплаваў, якія характарызуюцца высокай удзельнай трываласцю.

Класіфікацыя

Па характары ўмацавання адрозніваюць берыліевыя сплавы малалегіраваныя і дысперсна-умацаваныя (у тым ліку з інтэрметалідным умацаваннем); па структурным прыкметам — канструкцыйныя нізкалегіраваныя са структурай цвёрдага раствора, двухфазныя кампазіцыйныя з пластычнай асновай і берыліевыя сплавы з дысперснай структурай.

Структура і ўласцівасці сплаваў

Найбольшае распаўсюджванне атрымалі сплавы берылію з практычна нерастваральным у ім пры 20 °C алюмініем. Алюміній з берыліем утвараюць простую фазавую дыяграму стану эўтэктычнага тыпу, у якой эўтэктычная кропка адпавядае зместу 2,5 % Be. Таму эўтэктыка ўяўляе сабой крышталі амаль чыстага алюмінія з невялікай колькасцю ўкрапванняў берылію і характарызуецца высокай пластычнасцю. Чым больш у сплавах утрыманне берылію, тым вышэй у іх трываласць і механічная калянасць.

Практычнае прымяненне знайшлі сплавы, якія змяшчаюць 20-40 % алюмінія. Яны маюць структуру, якая складаецца з мяккай, пластычнай эўтэктыкі і цвердых далікатных уключэнняў першаснага берылію. Такія сплавы з'яўляюцца больш пластычнымі і тэхналагічней за чысты берылій і характарызуюцца высокай трываласцю і калянасцю. Так, сплаў, які змяшчае 24 % алюмінія (астатняе — берылій), характарызуецца наступнымі механічнымі ўласцівасцямі: σ_у = 620 Н/мм2, σ_0,2 = 510 Н/мм 2, δ = 3 %, Е = 260 ГПа.

Найбольш распаўсюджанымі з'яўляюцца сплавы берылію з алюмініем (38 %), якія крышталізуюцца ў інтэрвале тэмператур 1283—648 °C. Пры тэмпературы, больш нізкай за 645 °C, у такіх сплавах утвараюцца крохкая берыліевая фаза і пластычная алюмінійберыліевая эўтэктыка (~ 98-99,5 % Аl).

Легаванне берыліевых сплаваў

Легаванне двайных сплаваў элементамі, растваральнымі ў берыліі, пагаршае ўласцівасці сплаву, а элементамі, растваральнымі ў алюмініі — наадварот, паляпшае іх ўласцівасці. Спрыяльны ўплыў на ўласцівасці сплаваў берылію з алюмініем робіць легіраванне іх магніем (у межах яго растваральнасці ў алюмініі). У сплавах з малым утрыманнем берылію (не больш за 70 %, часцей — 30=50 %) легаванне магніем забяспечвае значны эфект ўмацавання (напрыклад, у 2-2,25 разы для сплаву з 30 % Ве пры увядзенні 5 % магнію) пры адначасовым росце пластычнасці (у 1,3…1,5 разы) і модуля Юнга. Пры ўтрыманні ў сплаве Be звыш 70 % дадатковае легіравання яго магніем практычна не ўплывае на трываласць, затое рэзка зніжае яго пластычнасць. У адрозненне ад двайных сплаваў берылію з алюмініем, якія спякаюць і прэсуюць з парашкоў, сплавы з магніем атрымліваюць плаўленнем з наступнай апрацоўкай зліткаў ціскам.

Легаванне берылію элементамі, якія пашыраюць тэмпературную вобласць існавання высокатэмпературнай пластычнай яго мадыфікацыі — β-Ве (Ni, Co, Cu і інш), павялічвае тэмпературны дыяпазон гарачай апрацоўкі ціскам, спрыяе ўмацаванню сплаву і зніжэнню яго пластычнасці пры 20 °C. Нікель (да 0,5 %) і кальцый (да 1 %) выклікаюць рост трываласці сплаваў пры падвышаных тэмпературах. Аднак, лепшыя паказчыкі мае берылій, атрыманы метадамі парашковай металургіі з павышаным утрыманнем аксіду берылію BeO (да 4 %).

Берыліды

Захоўваюць трываласць да высокіх тэмператур, так званыя берыліды. Яны з'яўляюцца інтэрметаліднымі злучэннямі берылію з пераходнымі металамі (Ta, Nb, Zr і інш). Берыліды маюць высокую тэмпературу плаўлення (каля 2000 °C), высокую цвердасць (НV 5000-10000), высокую калянасць (модуль Юнга каля 300—350 ГПа) пры адносна малой шчыльнасці (2,7-5 г/см3). Аднак, яны з'яўляюцца вельмі крохкімі. Іх выкарыстоўваюць для вырабу метадамі парашковай металургіі дробных нескладаных па форме дэталяў для гіраскопаў і сістэм кіравання.

Выкарыстанне

Берыліевыя сплавы з пластычнай асновай легка паддаюцца зварцы, штампоўцы, прэсаванню, вальцоўцы (сплавы сістэмы Ве-Аl" пры тэмпературы 600—650 °C, сплавы сістэмы Ве-Аl-Мg" пры тэмпературы не вышэй 450 °C). З берыліевых  сплаваў вырабляюць паўфабрыкаты ў выглядзе лістоў, пруткоў, профіляў і паковак.

Гл. таксама

• Берыліевая бронза

Літаратура

• Гуляев А. П. Металловедение. — М.: Металлургия. — 1977. — 647 с.
• Колачев Б. А., Ливанов В. А., Елагин В. И. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов. — М.: Металлургия. — 1981. — 414 с.
• Лившиц Б. Г., Крапошин В. С., Линецкий Я. Л. Физические свойства металлов и сплавов. — М.: Металлургия. — 1980. — 316 с.

Спасылкі

• «Сплави берилію» в УРЕ у 12 томах / за ред. М. Бажана. — 2-ге вид. — К. : Головна редакція УРЕ, 1974—1985.