Легкие металлы

Сплавы на основе бериллия

Подавляющее большинство элементов периодической системы обладают ничтожной растворимостью в бериллии или практически не растворяются в нем. Заметной растворимостью в твердом бериллии при высоких температурах обладают такие элементы, как Co, Ni, Cu, Au, Pd. Однако растворимость этих металлов в бериллии с понижением температуры сильно уменьшается, и появляются выделения вторых фаз, вызывающие охрупчивание бериллия.

Большой интерес представляют сплавы бериллия с 20…40 % алюминия. Эти сплавы отличаются высокими механическими и технологическими свойствами при плотности не намного большей, чем у бериллия. Они обрабатываются значительно легче, чем чистый бериллий. Бериллий образует с алюминием диаграмму состояния эвтектического типа практически без взаимной растворимости (рис. 1). Структура сплавов бериллия с 20…40 % Al представлена хрупкими сравнительно твердыми частицами бериллия и мягкой высокопластичной алюминиевой фазой. Алюминиевая фаза и придает сплавам достаточно высокую технологичность и пластичность. Хотя алюминий и снижает модули упругости бериллия, они остаются достаточно высокими и составляют 220000…250000 МПа при 25…30 % Al, в связи с чем эти сплавы по удельному модулю упругости превосходят все конструкционные материалы. Перспективный для промышленного применения сплав Be + 38 % Al имеет σ в = 385 МПа; σ 0,2 = 300 МПа; δ = 7 %; Е = 189000 МПа. Механические свойства сплавов системы Be – Al могут быть существенно повышены легированием магнием и цинком.

Диаграмма состояния системы Al-Be

В связи с открытием у бериллия полиморфизма были приняты попытки стабилизировать β-фазу при комнатной температуре. Бериллиевые сплавы со стабилизированной β-фазой благодаря ее кубической структуре должны обладать значительно большей пластичностью по сравнению с α-бериллием и сплавами на основе α-фазы. Фаза β закалкой в воде в бериллиевых сплавах не фиксируется. В системах бериллия с никелем и кобальтом β-фазу удалось зафиксировать лишь сверхбыстрой закалкой при скоростях охлаждения порядка 10 6 град/с. Поэтому в настоящее время стабилизацию β-фазы для получения бериллиевых сплавов считают весьма проблематичной.

Метки