Большая Советская Энциклопедия (БЕ)

Лит.: Дарвин Дж., Баддери Дж., Бериллий, пер. с англ., М., 1962; Бериллий, под ред. Д. Уайтаи Д. Бёрка, пер. с англ., М., 1960; Conference internationale sur la metallurgiedu Beryllium, Grenoble, 17—20 mai 1965, P., 1966; The metallurgy of Beryllium. Proceedings of an International Conference organized by the Institute of Metals, London, 16—18 October, 1961, L., [1963] (Monograph and Report Series, № 28); Тугоплавкие металлические материалы для космической техники, пер. с англ., М., 1966.

В. Ф. Гогуля.

Бериллизация

Бериллиза'ция, насыщение поверхности изделий из стали (иногда из др. сплавов) бериллием с целью предохранения от окисления при температурах до 1100°С. Во внешней зоне бериллизованного слоя образуются бериллиды различных металлов (железа, хрома и др.) и карбид бериллия Be₂ С, увеличивающие твёрдость и сопротивляемость газовой коррозии. Б. проводят в порошкообразных смесях или в газовых средах. Например, за 4 ч при 1050°С на стали 10 образуется бериллизованный слой толщиной 0,15—0,2 мм, твёрдостью HV=14—15 Гн/м² (1400—1500 кгс/мм² ). Б. применяют редко, только для ответственных жаропрочных сплавов.

А. Н. Минкевич.

Бериллий

Бери'ллий (лат. Beryllium), Be, химический элемент II группы периодической системы Менделеева, атомный номер 4, атомная масса 9,0122; лёгкий светло-серый металл. Имеет один стабильный изотоп⁹ Be. Открыт в 1798 в виде окиси BeO, выделенной из минерала берилла Л. Вокленом . Металлический Б. впервые получили в 1828 Ф. Вёлер и А. Бюсси независимо друг от друга. Т. к. некоторые соли Б. сладкого вкуса, его вначале называли «глюциний» (от греч. glykys — сладкий) или «глиций». Название Glicinium (знак GI) употребляется (наряду с Б.) только во Франции. Применение Б. началось в 40-х гг. 20 в., хотя его ценные свойства как компонента сплавов были обнаружены ещё ранее, а замечательные ядерные — в начале 30-х гг. 20 в.

Б. — редкий элемент, среднее содержание его в земной коре 6 10^{– 4} % по массе. Б. — типичный литофильный элемент, характерный для кислых, субщелочных и щелочных магм. Известно около 40 минералов Б. Из них наибольшее практическое значение имеет берилл, перспективны и частично используются фенакит, гельвин, хризоберилл, бертрандит (см. Бериллиевые руды ).

Физические и химические свойства. Кристаллическая решётка Б. гексагональная плотноупакованная с периодами а = 2,855

 и с= 3,5840

. Б. легче алюминия, его плотность 1847,7 кг/м³ (у Al около 2700 кг/м³ ), t_лл 1284°C, t_kип 2450°С.

Б. обладает наиболее высокой из всех металлов теплоёмкостью, 1,80 кдж/ (кг^. •К ) или 0,43 ккал/ (кг•°С), высокой теплопроводностью, 178 вт/ (м •К ) или 0,45 кал/см •сек •°С ) при 50°С, низким электросопротивлением, 3,6—4,5 мком •см при 20°С; коэффициент линейного расширения 10,3—131 (25—100°С). Эти свойства зависят от качества и структуры металла и заметно меняются с температурой. Модуль продольной упругости (модуль Юнга) 300Гн/м² (3^. 10⁴кгс/мм² ). Механические свойства Б. зависят от чистоты металла, величины зерна и текстуры, определяемой характером обработки. Предел прочности Б. при растяжении 200—550 Мн/м² (20—55 кгс/мм² ), удлинение 0,2—2%. Обработка давлением приводит к определённой ориентации кристаллов Б., возникает анизотропия, становится возможным значительное улучшение свойств. Предел прочности в направлении вытяжки доходит до 400—800Мн/м² (40—80 кгс/мм² ), предел текучести 250—600 Мн/м² (25—60 кгс/мм² ), а относительное удлинение до 4—12%. Механические свойства в направлении, перпендикулярном вытяжке, почти не меняются. Б. — хрупкий металл; его ударная вязкость 10—50 кдж/м² (0,1— 0,5 кгс^. •м/см² ). Температура перехода Б. из хрупкого состояния в пластическое 200— 400 °С.

В химических соединениях Б. 2-валентен (конфигурация внешних электронов 2s² ). Б. обладает высокой химической активностью, но компактный металл устойчив на воздухе благодаря образованию тонкой и прочной плёнки окиси BeO. При нагревании выше 800 °С быстро окисляется. С водой до 100°С Б. практически не взаимодействует. Легко растворяется в плавиковой, соляной, разбавленной серной кислотах, слабо реагирует с концентрированной серной и разбавленной азотной кислотами и не реагирует с концентрированной азотной. Растворяется в водных растворах щелочей, образуя соли бериллаты, например Na₂ BeO₂ . При комнатной температуре реагирует с фтором, а при повышенных — с др. галогенами и сероводородом. Взаимодействует с азотом при температуре выше 650 °С с образованием нитрида Be₃ N₂ и при температуре выше 1200°С с углеродом, образуя карбид Be₂ C. С водородом практически не реагирует во всём диапазоне температур. Гидрид Б. получен при разложении бериллийорганических соединений и устойчив до 240°С. При высоких температурах Б. взаимодействует с большинством металлов, образуя бериллиды ; с алюминием и кремнием даёт эвтектические сплавы. Растворимость примесных элементов в Б. чрезвычайно мала. Мелкодисперсный порошок Б. сгорает в парах серы, селена, теллура. Расплавленный Б. взаимодействует с большинством окислов, нитридов, сульфидов и карбидов. Единственно пригодным материалом тиглей для плавки Б. служит бериллия окись .

Гидроокись Be (OH)₂ — слабое основание с амфотерными свойствами. Соли Б. сильно гигроскопичны и за небольшим исключением (фосфат, карбонат) хорошо растворимы в воде, их водные растворы вследствие гидролиза имеют кислую реакцию. Фторид BeF₂ с фторидами щелочных металлов и аммония образует фторбериллаты, например Na₂ BeF₄ , имеющие большое промышленное значение. Известен ряд сложных бериллийорганических соединений, гидролиз и окисление некоторых из них протекают со взрывом.

Получение и применение. В промышленности металлический Б. и его соединения получают переработкой берилла в гидроокись Be (OH)₂ или сульфат BeS0₄ . По одному из способов, измельченный берилл спекают с Na₂ SiF₆ , образующиеся фторбериллаты натрия Na₂ BeF₄ и NaBeF₃ выщелачивают из смеси водой; при добавлении к этому раствору NaOH в осадок выпадает Be (OH)₂ . По другому способу, берилл спекают с известью или мелом, спек обрабатывают серной кислотой; образующийся BeS0₄ выщелачивают водой и осаждают аммиаком Be (OH)₂ . Более полная очистка достигается многократной кристаллизацией BeSO₄ , из которого прокаливанием получают BeO. Известно также вскрытие берилла хлорированием или действием фосгена. Дальнейшая обработка ведётся с целью получения BeF₂ или BeCl₂ .

Металлический Б. получают восстановлением BeF₂ магнием при 900—1300°С или электролизом BeCl₂ в смеси с NaCI при 350°С.

Полученный металл переплавляют в вакууме. Металл высокой чистоты получают дистилляцией в вакууме, а в небольших количествах — зонной плавкой; применяют также электролитическое рафинирование.

Из-за трудностей получения качественных отливок заготовки для изделий из Б. готовят методами порошковой металлургии . Б. измельчают в порошок и подвергают горячему прессованию в вакууме при 1140—1180°С. Прутки, трубы и др. профили получают выдавливанием при 800—1050°С (горячее выдавливание) или при 400—500 °С (тёплое выдавливание). Листы из Б. получают прокаткой горячепрессованных заготовок или выдавленных полос при 760—840°С. Применяют и др. виды обработки — ковку, штамповку, волочение. При механической обработке Б. пользуются твердосплавным инструментом.

Сочетание малой атомной массы, малого сечения захвата тепловых нейтронов (0,009 барн на атом) и удовлетворительной стойкости в условиях радиации делает Б. одним из лучших материалов для изготовления замедлителей и отражателей нейтронов в атомных реакторах. В Б. выгодно сочетаются малая плотность, высокий модуль упругости, прочность, теплопроводность. По удельной прочности Б. превосходит все металлы. Благодаря этому в конце 50 — начале 60-х гг. Б. стали применять в авиационной, ракетной и космической технике и гироприборостроении. Однако высокая хрупкость Б. при комнатной температуре — главное препятствие к его широкому использованию как конструкционного материала.

Б. входит в состав сплавов на основе Al, Mg, Cu и др. цветных металлов (см. Алюминиевые сплавы ,Магниевые сплавы , Медные сплавы ).

Некоторые бериллиды тугоплавких металлов рассматриваются как перспективные конструкционные материалы в авиа- и ракетостроении. Б. применяется также для поверхностной бериллизации стали. Из Б. изготовляют окна рентгеновских трубок, используя его высокую проницаемость для рентгеновских лучей (в 17 раз большую, чем у алюминия). Б. применяется в нейтронных источниках на основе радия, полония, актиния, плутония, т.к. он обладает свойством интенсивного излучения нейтронов при бомбардировке a-частицами. Б. и некоторые его соединения рассматриваются как перспективное твёрдое ракетное топливо с наиболее высокими удельными импульсами.