Бериллиды

Соединения бериллия с др. металлами. Обнаружены при исследовании сплавов, легированных бериллием (1916). В 1935 определены кристаллические структуры Б. меди, никеля и железа. Как класс высокотемпературных материалов Б. рассматриваются с 50-х гг. Для получения Б. в основном применяются методы порошковой металлургии. Наибольший интерес как конструкционные материалы представляют высшие Б. 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 (cм. рис.1). Механические свойства ряда Б. приведены в таблице.

1 - изгибе; 2 - растяжении

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

Прочностные свойства Б. зависят от размера зерна (см. 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 Б. 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. Б. 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 Б. изготовляют кромки обтекателей, панели крыльев и фюзеляжей, опорные и поддерживающие конструкции ракетных систем с рабочей температурой до 1700°С. Сопротивление Б. тепловым ударам при высоких температурах выше по сравнению с большинством металлических окислов. Б. плутония и америция могут служить нейтронными источниками, а Б. урана, циркония и гафния - делящимся материалом и замедлителем. При бериллизации технического железа, нержавеющей стали и молибдена при 800-1250°С образуются слои, содержащие соответственно Б. железа, никеля и молибдена с повышенной твёрдостью и жаростойкостью при температурах 800-1200°С. Известные в технике свойства Б. не являются предельными, присущими этому классу соединений. Примеси, большой размер зерна, недостаточно эффективная механическая обработка затрудняют достижение максимума положительных свойств.

Зависимость предела прочности бериллида ниобия от среднего размера зёрен

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


Таблица

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

» Терминологический словарь