Большая Советская Энциклопедия (БЕ)

Механические свойства бериллидов

Плотность (% от теоретической)	Средний размер зёрен (мкм )	Температура испытаний (°С)	Твёрдость по Виккерсу (нагрузка 24,5 н)	Прочность при изгибе (Мн/м^2 )	Модуль упругости (Гн/м^2 )	Относительное удлинение (%)
Бериллид гафния (Hf2 Be21 ). Плотность 4260 кг/м^3 , 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/м^3 , 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/м^3 , 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/м^3 , 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.

Бериллиевые руды

Бери'ллиевые ру'ды, минеральные образования, содержащие бериллий в количествах, при которых целесообразно его извлечение при современном уровне развития техники и экономики. Бериллий находится в рудах главным образом в форме собственных минералов, а также (обычно не более 5—10%) в виде изоморфной примеси в породообразующих минералах. Главнейшие бериллиевые минералы, входящие в состав руд: берилл (содержащий 10—12% ВеО), фенакит (42—45%), бертрандит (40—42%), гельбертрандит (32—35%), хризоберилл (18—20%), гельвин и гентгельвин (10—12%); второстепенные: бавенит (6—7% ВеО), эвклаз (16—20%), бериллийсодержащий маргарит (1—3%), лейкофан (10—12%). Бериллиевые минералы извлекают из руд ручной выборкой, а также обогащением (мелковкрапленные руды), преимущественно флотационными методами, с получением кондиционных концентратов с 10%, 8% и 5% ВеО.

Месторождения Б. р. являются эндогенными. Появление их связано с областями распространения массивов гранитов и субщелочных гранитоидов; образуются при постмагматических процессах. Выделяются следующие промышленно-генетические типы месторождений:

1) бериллоносные гранитные пегматиты, среднее содержание ВеО 0,05—0,09%;

2) гельвиновые и хризоберилловые скарны, характеризующиеся значительными масштабами и низким содержанием ВеО (0,1—0,15%);

3) фенакит-гентгельвиновые щелочные метасоматиты, представленные зонами микроклинизации в древних гранитах и гнейсах (0,3—0,55% ВеО);

4) бериллсодержащие грейзены и кварцевожильные образования (0,1—0,15% ВеО);

5) бериллсодержащие флюорит-слюдистые метасоматиты, представленные минерализованными зонами дробления в различных осадочно-метаморфических породах (0,1—0,16% ВеО);

6) бертрандит-фенакитсодержащие флюоритовые метасоматиты в известняках на контакте мелких куполов гранитов или граносиенитов, наиболее богатый тип руд (0,2—1,5% ВеО);

7) гельбертрандитсодержащие измененные риолиты (0,7% ВеО). В СССР известны месторождения Б. р. почти всех перечисленных типов. За рубежом месторождения Б. р. сосредоточены в США (штат Юта, Колорадо, Невада, Южная Дакота), Бразилии, Аргентине, Мексике, ЮАР, Намибии (ЮЗА), Мозамбике, Южной Родезии, Уганде, Малагасийской Республике, Индии.

Лит.: Некоторые типы пневматолито-гидротермальных месторождений бериллия, М., 1959; Беус А. А., Геохимия бериллия и генетические типы бериллиевых месторождений, М., 1960; Москевич М. М., Минерально-сырьевые ресурсы, производство и потребление бериллия, лития, ниобия и тантала в капиталистических странах, М., 1966.

А. И. Гинзбург.

Бериллиевые сплавы

Бери'ллиевые спла'вы, сплавы на основе бериллия (Be). Промышленное применение Б. с. началось в 50-х гг. 20 в. Получение изделий из Be путём пластической деформации затруднено, т.к. Be обладает низкой пластичностью (вследствие гексагональной структуры и наличия примесей). При пластической деформации Be скольжение происходит в первую очередь в зёрнах, благоприятно ориентированных к прилагаемому напряжению. Неблагоприятная ориентация соседних зёрен вызывает на их стыке возникновение значительных напряжений, которые приводят к зарождению трещин. Эти недостатки в структуре Be (малое количество плоскостей и направлений скольжения) устраняются в некоторых Б. с., которые образуются введением т. н. пластичной матрицы (одного из металлов Ag, Sn, Cu, Si, Al и др.). Матрица обволакивает зёрна Be и способствует релаксации напряжений на границах неориентированных зёрен и развитию пластической деформации. При малом содержании в Be пластичной матрицы деформируется в основном Be, а матрица является релаксатором напряжений. При значительном содержании пластичной матрицы (например, сплавы Be с Al) пластическая деформация осуществляется в основном за счёт пластичного металла. Б. с. с повышенным содержанием пластичной матрицы легко деформируются (прокатываются, вытягиваются, куются), но обладают меньшей прочностью по сравнению с Б. с., имеющими пониженное содержание пластичной матрицы, и с Be.

Б. с. системы Be—Ag, содержащие 1,9—3,7% Ag, обладают повышенной пластичностью; содержащие 20—40% Ag — повышенным сопротивлением ударным нагрузкам. Добавки к Be 2,7—2,9% Sn существенно улучшают его механические свойства в выдавленном и прокатанном состоянии при комнатной температуре. При использовании в качестве пластичной матрицы Cu и Ni в количестве 3% в процессе получения заготовок наблюдается образование хрупких бериллидов (например, Be₂ Cu и Ni₅ Be₂₁ ). Добавление к сплавам Be — Cu 0,25% Р, замедляющего диффузию Cu и Be, предотвращает образование бериллида и повышает пластичность. Промышленными являются сплавы системы Be—Al, содержащие от 24 до 43% Al, называемые «локэллой» и разработанные в США фирмой «Локхид»(табл. 1).

Табл. 1. — Свойства сплавов системы Be—Al в прессованном состоянии

Содержание алюминия (%)	Предел текучести при растяжении (Мн/м^2 )	Предел прочности при растяжении (Мн/м^2 )	Модуль упругости (Гн/м^2 )	Относительное удлинение (%)
24	495	600	255	3,0
31	540	570	234	2,0
33	520	560	234	4,0
36	520	525	220	1,0
43	430	475	220	1,0

Сплавы системы Be—Al обладают рядом достоинств: они легче алюминиевых и магниевых сплавов, по сравнению с Be более пластичны, менее чувствительны к поверхностным дефектам, не требуют химического травления после обработки резанием. Большой диапазон значений модуля упругости, прочности и пластичности, достигаемый в этих сплавах, значительно расширяет сферу их применения.

Стремление получить Б. с. с большей прочностью по сравнению с Be (и Б. с. с пластичной матрицей) привело к созданию сплавов, упрочнённых дисперсной фазой. Упрочнителями являются интерметаллические соединения, карбиды, нитриды, окислы. Механические свойства (главным образом прочностные) этих Б. с. повышаются введением тонкодисперсной упрочняющей фазы. Наличие дисперсной фазы приводит к возникновению напряжений в бериллиевой матрице (в случае выделения из твёрдого раствора) или препятствует распространению скольжения (в случае образования интерметаллических соединений). Оба процесса повышают прочностные характеристики. Степень упрочнения зависит от количества и типа упрочняющей фазы, от её связи с матрицей, от размера её частиц и расстояния между ними. Промышленный Be, содержащий значительное количество окиси бериллия, является, по существу, дисперсионно-упрочнённым сплавом. Разработаны Б. с., упрочнителем в которых служат бериллиды. Лучшими прочностными свойствами обладают сплавы систем Be—Fe и Be—Со; сплавы Be—Cu и Be—Ni менее прочны, но более пластичны. При 400°С предел прочности сплава Be с 5% Со равен 430 Мн/м² , а с 3% Fe — 410 Мн/м² . Данные по длительной прочности сплава Be с 1% Fe приведены в табл. 2.

Табл. 2. — Длительная прочность сплавов Be с 1% Fe в горячепрессованном состоянии

Температура испытания (°С)	Длительная прочность (Мн/м^2 )
10 ч	100 ч	1000 ч
540	82	69	0,6
650	62	52	0,4
730	41	30	0,2
815	24	18	0,1
900	9	7	0,05

Повышение прочностных свойств Б. с., упрочнённых дисперсной фазой, сопровождается уменьшением пластичности, что значительно усложняет технологию изготовления изделии. Изделия и полуфабрикаты из Б. с. изготовляют в основном методами порошковой металлургии , реже литьём. Высокопрочные дисперсионно-упрочнённые Б. с. получают обработкой горячепрессованных заготовок давлением в стальных оболочках при температурах 1010—1175°С. Изделия из Б. с.: прутки, трубы, конусы, листы, профили и др. Важным достижением в области создания материалов на бериллиевой основе, способных работать длительное время при 1100—1550°С и короткое время при 1700°С, является разработка интерметаллических соединений Be с другими металлами. Основное направление в применении Б. с. — конструкционные материалы для летательных аппаратов.