Бериллиды

Бериллиды, соединения бериллия с др. металлами. Обнаружены при исследовании сплавов, легированных бериллием (1916). В 1935 определены кристаллические структуры бериллидов меди, никеля и железа. Как класс высокотемпературных материалов бериллиды рассматриваются с 50-х гг. Для получения бериллидов в основном применяются методы порошковой металлургии. Наибольший интерес как конструкционные материалы представляют высшие бериллиды переходных металлов (Nb, Zr, Ta и др.), сохраняющие прочность при высоких температурах, причём в температурном интервале 1100—1300°С прочность несколько повышается, что обусловлено появлением пластичности (рис. 1). Механические свойства ряда бериллидов приведены в таблице.

  Прочностные свойства бериллидов зависят от размера зерна (рис. 2), содержания примесей, пористости и качества поверхности после механической обработки. Увеличение размера зерна с 12 до 45 мкм в TaBe12 уменьшает высокотемпературную (1500°С) прочность почти в 4 раза, а наличие 0,5% Al в ZrBe13 снижает прочность в 2 раза. Из бериллидов получают профили, прутки, трубы, конусы, цилиндры, блоки, полосы и диски, применяя горячее прессование порошков, холодное прессование и спекание, изостатическое прессование, шликерное литьё, выдавливание с пластификатором и последующим спеканием, плазменное напыление. Бериллиды используют в тех областях техники, где требуются высокая удельная прочность, малая плотность, высокое сопротивление термическим напряжениям, стойкость против окисления и сохранение прочности при высоких температурах. Например, в авиа- и ракетостроении из бериллидов изготовляют кромки обтекателей, панели крыльев и фюзеляжей, опорные и поддерживающие конструкции ракетных систем с рабочей температурой до 1700°С. Сопротивление бериллидов тепловым ударам при высоких температурах выше по сравнению с большинством металлических окислов. Бериллиды плутония и америция могут служить нейтронными источниками, а бериллиды урана, циркония и гафния — делящимся материалом и замедлителем. При бериллизации технического железа, нержавеющей стали и молибдена при 800—1250°С образуются слои, содержащие соответственно бериллиды железа, никеля и молибдена с повышенной твёрдостью и жаростойкостью при температурах 800—1200°С. Известные в технике свойства бериллидов не являются предельными, присущими этому классу соединений. Примеси, большой размер зерна, недостаточно эффективная механическая обработка затрудняют достижение максимума положительных свойств.   2222

 

  Механические свойства бериллидов

Плотность (% от теоретической)

Средний размер зёрен (мкм)

Температура испытаний (°С)

Твёрдость по Виккерсу (нагрузка 24,5 н)

Прочность при изгибе (Мн/м2)

Модуль упругости (Гн/м2)

Относительное удлинение (%)

Бериллид гафния (Hf2Be21). Плотность 4260 кг/м3, tпл 1927°С

98—100

23—25

1260

117—152

117—193

98—100

23—25

1370

104—172

28—103

98—100

23—25

1510

14—117

62—82

Бериллид циркония (ZrB13). Плотность 2720 кг/м3, tпл 871°С

100

20

21

9810

268

123—282

0,05

96—100

25—50

1260

96—255

89—276

96—100

15—50

1370

55—255

48—276

0,25

96—100

24—45

1510

89—172

48—69

0,6

Бериллид ниобия (NbBe12). Плотность 2910кг/м3, tпл 1688°С

98—99

50

1260

4900

62—76

82

0,1

92—98

10—25

1370

180—308

276

0,1

94—100

5—15

1480

138—282

157

0,1

92—97

10—15

1510

130—172

2,4

Бериллид тантала (ТаВе12). Плотность 4180 кг/м3, tпл 1848°С

96

12

1260

7050

338—400

69—165

96

12

1370

200—296

89—96

1,1

96

12

1520

179—186

62—69

2,6

 

Лит.: Механические свойства металлических соединений. Сб. ст., пер. с англ., под ред. И. И. Корнилова, М., 1962; Самсонов Г. В., Бериллиды, К., 1966; Огнеупоры для космоса. Справочник, пер. с англ., М., 1967.

  В. Ф. Гогуля.


Рис. 1. Зависимость предела прочности бериллида ниобия от температуры при: 1 — изгибе; 2 — растяжении.


Рис. 2. Зависимость предела прочности бериллида ниобия от среднего размера зёрен.


ПраймКемикалсГрупп