- МЕТАЛЛУРГИЯ БЕРИЛЛия
- МЕТАЛЛУРГИЯ БЕРИЛЛия
- Свойства бериллия и его применение Несмотря на то, что в свободном состоянии бериллий был выделеню
- вскоре же после алюминия (в 1928 г. Вокеленом), техническое приме нение он получил лиш в первой четверти ХХ столетия. Если по своим химическим свойствам бериллий имеет много об щего с другими легкими металлами,то его физические и механические свойства характеризуются рядом особенностей, Бериллий химический элемент второй группы периодической сн стемы элементов Д. И. Менделеева (порядковый номер 4: атомная масса 9,02). Кристаллическая решетка бериллия - гексагональная с очень плотной упаковкой. Бериллий обладает малой плотностьо-в твердом состоянии 1,835 (для металла чистотой 98,9% Be) и 1,816 г/см (для металла чистотой 99,96% Be), т.е. бериллий па у легче алюминия. Вместе с тем берил лий отличается высокой прочностью на разрыв (литой-1123 кг/мм² н горячепрессованный 32-77 кг/мм²), большим модулем упругости (28,120 кг/мм²), высокой твердостью (107-150 кг/м3 по Бринелю). но малой пластичностью. Полагают, что малая пластичность (большая хрупкость) бериллия объясняется примесью в нем кислорода, так как очистка бериллия от металлических примесей (например, возгонка в вакууме) не приводит к повышению пластичности металла. Температура плавления бериллия лежит значительно выше темпе ратур плавлення других легких металлов и для металла чистотой 89,9% Ве равна 1284ºС, т.е. почти вдвое выше, чем для алюминия и магния. Бериллий из всех металлов обладает самой высокой скрытой теплотой плавления, которая составляет 260 кал/г; температура кипе ния бериллия определена равной 2970°С. При температуре плавления бериллин обладает ничтожной упругостью паров; более заметна лету честь бериллия при температурах выше 1500° С .
- Электропроводность бериллия составляет 40% от электропровод ности меди. Замечательным свойством бериллия является его высокая проницаемость для рентгеновых лучей, которая в 17 раз выше, чем у алюминия. По химическим свойствам бериллий весьма схож с алюминием. Как и алюминий, он хорошо растворим в кислотах и щелочах, а также обладает весьма большим сродством к кислороду. Благодаря образую щейся на его поверхности плотной пленке окиси бериллий, подобно алюминию, при обыкновенной температуре весьма устойчив к кислоро ду воздуха. В отличие от алюминия, бериллий не сплавляется с магнием.
- Чистый металлический бериллий применяют в рентгеновской апna ратуре, а также для изготовлення електродов неоновых световых тру бок. Кроме того, при экспериментировании в области ядерных реакций чистый бериллий и смеси с какой-либо солью радня применяется в ка честве источника нейтронов. Реакции протекает по схеме Be" + He = C + '
- Значительно более интенсивные потоки нейтронов могут быть по лучены в циклотроне при бомбардировке пластинки металлического бериллия дейтронами. В этом случае процесс идет по уравнению
- Be" + D² = Bet Fr
- Чистый металлический бериллий находит применение в реакторах для производства атомной энергии, так как является одним из эффек тивных замедлителей тепловых нейтронов при малой склонности к их захвату. Поперечное сечение поглощения тепловых нейтронов берил лия составляет всего 0,009 барна.
- Наиболее важное техническое применение бериллий получил как компонент меднобериллиевых сплавов, содержащих 1-3% Bе, так на зываемых бериллиевых бронз. В их составе может содержаться также некоторое количество кобальта. Меднобериллиевые сплавы по своей твердости и прочности значн тельно превосходят все известные сплавы цветных металлов. Например,
- 2,5%-ный сплав бериллия с медыю обладает твердостью по Бринелю
- 80-100 и прочностью на разрыв 48-50 кг/мм². Термической обработ
- кой твердость сплава может быть повышена до 350-370 по Бринелю
- и прочность на разрын-до 120-150 кг/мм² По химическим свойствам меднобериллиевые сплавы сходны с алю миниевыми бронзами: они устойчивы против действия воздуха, морской воды и сравнительно слабо подвержены окисленню при нагревании. Вследствие высокой прочности, упругости и незначительной утом
- днемости при длительных сгибаниях меднобериллиевые сплавы широ ко применяются для изготовления всякого рода пружип. Высокая элек тропродность этих сплавов делает их весьма ценными для изготовле ння пружинных деталей электрических аппаратов (реле, счетчиков и пр.). Наконец, вследствие значительной теплопроводности бериллис вые бронзы особенно пригодны для изготовления деталей двигателей внутреннего сгорания.
- Аналогичное влияние оказывают присадки бериллия на свойства металлов железной группы (железо, никель, кобальт и хром).
- Бериллий, будучи легким металлом и имея отношение прочности к плотности значительно выше, чем у авиационных сталей и сплавов на основе титана и алюминия, стал находить в последнее время примене ине в авиационной промышленности и ракетостроении. Для этой цели разработаны, в частности, сплавы на основе системы Be-AI-Mg. Ценные физические свойства позволяют использовать бериллий также в электронике, связи, электро- и радиотехнике и других отраслях промышленности.
- Благодаря своему большому сродству к кислороду бериллий при меняется также как раскислитель в литейном деле. Незначительного количества бериллия (всего несколько сотых процента) достаточно, на пример, для практически полного освобождения меди от кислорода. При применении бериллия в качестве раскислителя исходят обычно не из чистого металла, а из медной лигатуры с содержанием нескольких процентов бериллия. Бериллиевую лигатуру вводят в раскисляемую медь перед ее литьем.
- Ничтожные присадки бериллия к легким алюминиевых и магние вым сплавам сильно повышают их коррозионную стойкость.
- Важное техническое значение имеет также окись бериллия, кото рая относится к химически устойчивым огнеупорам. Большая теплопро полность в сочетании с высоким электрическим сопротивлением и тер мостойкостью позволяет с успехом применять ее для изготовлення титлей, футеровочных материалов, керамических покрытий и др. Благодаря малому поперечному сечению и хорошей способности к замедленно не тронов чистая окись бериллия представляет также терес как конструнный материал в ядерных реакторах. Соединения бериллия и сом металлический бериллий (особенно п тонкоизмельченном виде) весьма токсичны, поэтому при работе с ни ми требуется соблюдение строгих мер предосторожности (см.
- Бериллий входит в состав более двадцами минералов. Содержание его в земной коре 0,0001% (по массе). Однако для получения берил лия практическое значение имеет пока только один минерал-берилл, от которого бериллий и получил свое название Берилл представляет собой алюмосиликат бериллия 3ВеО-АL О .6SiOg. Теоретическое содержание в нем бериллия равно 3,6% и оки си бериллин 14%. В чистейшей форме-в виде окрашенного следам окиси хрома зеленого изумруда берилл известен уже в древности как драгоценный камень. Кристаллы берилла представляют собой гексаго нальные вытянутые призмы, достигающие иногда очень больших раз меров.
- Для получения бериллия употребляется технический бериал, ко торый встречается в значительных количествах в различных странах. Технический берилл отделяют от пустой породы рудоразборкой. При мерный состав бериллового концентрата следующий: 11,85% BeO; 22,5% A1 O3; 62,0% SiOg: 1,11% Na.0; 0,3% KO; 0,41% FeO; 1,4% CaO; 0,3% MgO; 0.11% Р и 0,02% 5. Часто в качестве небольших примесей в нем присутствуют литий и цезий.
- Для производства гидроокиси в окиси бериллия из бериллового концентрата предложено много способов, однако в последнее время преимущественное распространение получили сульфатный и фто ридный способы, которые позволяют получать окись бериллия доста точно высокой степени чистоты.
- Одной из важнейших операций в процессе производства чистой окиси бериллия сульфатным способом является разделение солей бериални и алюминия, которое сложно из-за близких химических свойств этих металлол. Сульфатный способ основан на весьма покой растворимости алюминево-аммонийных данспод и растворе сульфатп аммония или точнее-смеси сульфатов бериллия и аммония. Алюми внево-аммошные квас образуются при взаимодействие и растворе сульфата аммония с сульфатами бериллия и випадают п твердую фазу.
