2. Сплавы бериллия

Главная сложность при легировании бериллия состоит в ма­лых размерах его атомов, в результате чего большинство элемен­тов при растворении сильно искажают кристаллическую решет­ку, сообщая сплаву повышенную хрупкость. Легирование воз­можно лишь теми элементами, которые образуют с бериллием механические смеси с минимальной взаимной растворимостью.

Серьезный недостаток бериллия, заключающийся в низкой ударной вязкости и хладноломкости, может быть преодолен ис­пользованием сплавов с алюминием. Из диаграммы состояния Al - Be видно, что эти элементы практически взаимно нераство­римы (рис. 22.3). В таких сплавах эвтектического типа твердые частицы бериллия равномерно распределены в пластичной алюминиевой матрице. Сплавы содержат 24-43 % алюминия, остальное - бериллий. Фирмой "Лок- хид” (США) разработан сплав, содер­жащий 62 % Be, названный локелло- ем. Сплавы Be - Al имеют структуру,

Рис. 22.3. Диаграмма состояния системы Al - Be

	^ *
-500	ч
-300		ч
\-Ю0	^ / 1	1 1

Е/Па б₈,мпа

200

150

Z0

10

10. Рис. 22.4. Зависимость механи­ческих свойств сплавов AI - Be от содержания бериллия

    состоящую из мягкой пла­стичной эвтектики и твер­дых хрупких включений первичного бериллия. Эти сплавы сочетают высокую жесткость, прочность и малую плотность, харак-

    б,%

    30 50 70 ве,%

терные для бериллия, с пластичностью алюминия (рис. 22.4). Благодаря пластичности матрицы снижается концентрация на­пряжений у частиц бериллиевой фазы и уменьшается опасность образования трещин, что позволяет использовать сплавы в усло­виях более сложного напряженного состояния.

Для получения бериллиево-алюминиевых сплавов также ис­пользуют методы порошковой металлургии. Деформацию осущест­вляют выдавливанием с последующей ковкой и штамповкой в обо­лочках. Механические свойства труб из локеллоя (Be + 38 % А1) при комнатной температуре: а_в = 600 МПа, ст_{0 2} = 570 МПа, 5=1 %.

Для увеличения прочности сплавы Be - А1 дополнительно ле­гируют магнием и серебром — элементами, растворимыми в алю­миниевой фазе. В этом случае матрица представляет собой более прочный и вязкий сплав AI - Mg или AI - Ag.

Пластичную матрицу можно получить, используя компози­цию Be - Ag, содержащую до

t°c

60 % серебра. Сплавы с сере­бром дополнительно легируют литием и лантаном.

За исключением сплавов с пластичной матрицей, легиро­вание другими элементами не устраняет хладноломкость бе­риллия. Максимальную плас­тичность имеет бериллий вы­сокой чистоты.

Широкое распространение получили сплавы меди с 2-5 % Be, так называемые берилли- евые бронзы. В России широко применяется бериллиевая брон­за БрБ2 с 2 % Be. Из диаграммы

Рис. 22.5. Диаграмма состояния сис­темы Си - Be

Рис. 22.6. Электронно-микроскопическое изображение бериллиевой бронзы по­сле старения (регулярное расположение выделений) х 50 ООО

Рис. 22 7. Неискрящие и немагнитные инструменты из медно-бериллиевого сплава

состояния (рис. 22.5) видно, что этот сплав дисперсионно-тверде- ющий и может упрочняться закалкой с последующим старением. Закалка с 800 °С фиксирует пересыщенный a-твердый раствор, из которого при старении (300-350 °С) выделяются дисперсные час­тицы СиВе, образующие регулярную, так называемую квазипе- риодическую структуру (рис. 22.6). После закалки свойства бе­риллиевой бронзы БрБ2: а_в = 500 МПа, 5 = 30 %, после старения а_в = 1200 МПа, 5 = 4 %.

Бериллиевые бронзы обладают высокими упругими свойства­ми. Их используют для изготовления пружин, сохраняющих упру­гость в широком интервале температур, в том числе в криогенных условиях. Они хорошо сопротивляются усталости и коррозии.

Бериллиевые бронзы немагнитны и не искрят при ударе. Из них изготавливают инструменты для работы во взрывоопасных средах — в шахтах, на газовых заводах, где нельзя использовать обычные стали (рис. 22.7).