Спла́ви бери́лію або бери́лієві спла́ви (англ. beryllium alloys) — сплави, одним з основних компонентів за процентним вмістом яких є берилій. Належать до легких сплавів, що характеризуються високою питомою міцністю.
Класифікація
За характером зміцнення розрізняють берилієві сплави малолеговані й дисперсно-зміцнені (в тому числі з інтерметалідним зміцненням); за структурною ознакою — конструкційні низьколеговані зі структурою твердого розчину, двофазні композиційні з пластичною основою та берилієві сплави з дисперсною структурою.
Структура сплавів і властивості
Найбільшого поширення набули сплави берилію з практично нерозчинним в ньому при 20°C алюмінієм. Алюміній з берилієм утворюють просту фазову діаграму стану евтектичного типу, в якій евтектична точка відповідає вмісту 2,5 % Be. Тому евтектика являє собою кристали майже чистого алюмінію з невеликою кількістю вкраплень берилію й характеризується високою пластичністю. Чим більшим у сплавах є вміст берилію, тим вищою є їх міцність та механічна жорсткість.
Практичне застосування знайшли сплави, що містять 20…40 % алюмінію. Вони мають структуру, що складається з м'якої, пластичної евтектики й твердих, крихких включень первинного берилію. Такі сплави є пластичнішими й технологічнішими за чистий берилій та характеризуються високою міцністю і жорсткістю. Так, сплав, що містить 24 % алюмінію (решта — берилій), характеризується такими механічними властивостями: σв = 620 Н/мм², σ0,2 = 510 Н/мм ², δ = 3 %, Е = 260 ГПа.
Найпоширенішими є сплави берилію з алюмінієм (38 %), що кристалізуються в інтервалі температур 1283…648°C. При температурі, нижчій за 645°C, у таких сплавах утворюються крихка берилієва фаза і пластична алюмінійберилієва евтектика (~ 98…99,5 % Al).
Легування берилієвих сплавів
Легування подвійних сплавів елементами, розчинними в берилії, погіршує властивості сплаву, а елементами, розчинними в алюмінії — навпаки, покращує їх властивості. Найсприятливіший вплив на властивості сплавів берилію з алюмінієм робить легування їх магнієм (в межах його розчинності в алюмінії). У сплавах з малим вмістом берилію (не більше 70 %, частіше — 30…50 %) легування магнієм забезпечує значний ефект зміцнення (наприклад, у 2…2,25 раза для сплаву з 30 % Ве при введенні 5 % магнію) при одночасному зростанні пластичності (у 1,3…1,5 раза) й модуля Юнга. При вмісті у сплаві Be понад 70 % додаткове легування його магнієм практично не впливає на міцність, зате різко знижує його пластичність. На відміну від подвійних сплавів берилію з алюмінієм, які спікають та пресують з порошків, сплави з магнієм отримують плавленням з подальшою обробкою злитків тиском.
Легування берилію елементами, що розширюють температурну область існування пластичної високотемпературної його модифікації — β-Ве (Ni, Co, Cu тощо), збільшує температурний діапазон гарячої обробки тиском, сприяє зміцненню сплаву й зниженню його пластичності при 20°C. Нікель (до 0,5 %) і кальцій (до 1 %) викликають зростання міцності сплавів за підвищених температур. Однак, кращі показники має берилій, отриманий методами порошкової металургії з підвищеним вмістом оксиду берилію ВеО (до 4 %).
Бериліди
Зберігають міцність до високих температур так звані бериліди. Вони є інтерметалідними сполуками берилію з перехідними металами (Ta, Nb, Zr тощо). Бериліди мають високу температуру плавлення (близько 2000°C), високу твердість (HV 5000…10000), високу жорсткість (модуль Юнга близько 300…350 ГПа) при відносно малій густині (2,7…5 г/см³). Однак, вони є дуже крихкими. Їх використовують для виготовлення методами порошкової металургії дрібних нескладних за формою деталей для гіроскопів та систем керування.
Використання
Берилієві сплави з пластичною основою легко піддаються зварюванню, штампуванню, пресуванню, вальцюванню (сплави системи «Ве-Al» за температури 600…650°C, сплави системи «Ве-Al-Mg» за температури, не вищої за 450°C). З берилієвих сплавів виготовляють напівфабрикати у вигляді листів, прутків, профілів та поковок.
Див. також
Джерела
- Гуляев А. П. Металловедение. — М.: Металлургия. — 1977. — 647 с. (рос.)
- Колачев Б. А., Ливанов В. А., Елагин В. И. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов. — М.: Металлургия. — 1981. — 414 с. (рос.)
- Лившиц Б. Г., Крапошин В. С., Линецкий Я. Л. Физические свойства металлов и сплавов. — М.: Металлургия. — 1980. — 316 с. (рос.)
Посилання
- «Сплави берилію» [ 29 серпня 2016 у Wayback Machine.] в УРЕ у 12 томах / за ред. М. Бажана. — 2-ге вид. — К.: Головна редакція УРЕ, 1974—1985.
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Spla vi beri liyu abo beri liyevi spla vi angl beryllium alloys splavi odnim z osnovnih komponentiv za procentnim vmistom yakih ye berilij Nalezhat do legkih splaviv sho harakterizuyutsya visokoyu pitomoyu micnistyu KlasifikaciyaZa harakterom zmicnennya rozriznyayut beriliyevi splavi malolegovani j dispersno zmicneni v tomu chisli z intermetalidnim zmicnennyam za strukturnoyu oznakoyu konstrukcijni nizkolegovani zi strukturoyu tverdogo rozchinu dvofazni kompozicijni z plastichnoyu osnovoyu ta beriliyevi splavi z dispersnoyu strukturoyu Struktura splaviv i vlastivostiNajbilshogo poshirennya nabuli splavi beriliyu z praktichno nerozchinnim v nomu pri 20 C alyuminiyem Alyuminij z beriliyem utvoryuyut prostu fazovu diagramu stanu evtektichnogo tipu v yakij evtektichna tochka vidpovidaye vmistu 2 5 Be Tomu evtektika yavlyaye soboyu kristali majzhe chistogo alyuminiyu z nevelikoyu kilkistyu vkraplen beriliyu j harakterizuyetsya visokoyu plastichnistyu Chim bilshim u splavah ye vmist beriliyu tim vishoyu ye yih micnist ta mehanichna zhorstkist Praktichne zastosuvannya znajshli splavi sho mistyat 20 40 alyuminiyu Voni mayut strukturu sho skladayetsya z m yakoyi plastichnoyi evtektiki j tverdih krihkih vklyuchen pervinnogo beriliyu Taki splavi ye plastichnishimi j tehnologichnishimi za chistij berilij ta harakterizuyutsya visokoyu micnistyu i zhorstkistyu Tak splav sho mistit 24 alyuminiyu reshta berilij harakterizuyetsya takimi mehanichnimi vlastivostyami sv 620 N mm s0 2 510 N mm d 3 E 260 GPa Najposhirenishimi ye splavi beriliyu z alyuminiyem 38 sho kristalizuyutsya v intervali temperatur 1283 648 C Pri temperaturi nizhchij za 645 C u takih splavah utvoryuyutsya krihka beriliyeva faza i plastichna alyuminijberiliyeva evtektika 98 99 5 Al Leguvannya beriliyevih splavivLeguvannya podvijnih splaviv elementami rozchinnimi v beriliyi pogirshuye vlastivosti splavu a elementami rozchinnimi v alyuminiyi navpaki pokrashuye yih vlastivosti Najspriyatlivishij vpliv na vlastivosti splaviv beriliyu z alyuminiyem robit leguvannya yih magniyem v mezhah jogo rozchinnosti v alyuminiyi U splavah z malim vmistom beriliyu ne bilshe 70 chastishe 30 50 leguvannya magniyem zabezpechuye znachnij efekt zmicnennya napriklad u 2 2 25 raza dlya splavu z 30 Ve pri vvedenni 5 magniyu pri odnochasnomu zrostanni plastichnosti u 1 3 1 5 raza j modulya Yunga Pri vmisti u splavi Be ponad 70 dodatkove leguvannya jogo magniyem praktichno ne vplivaye na micnist zate rizko znizhuye jogo plastichnist Na vidminu vid podvijnih splaviv beriliyu z alyuminiyem yaki spikayut ta presuyut z poroshkiv splavi z magniyem otrimuyut plavlennyam z podalshoyu obrobkoyu zlitkiv tiskom Leguvannya beriliyu elementami sho rozshiryuyut temperaturnu oblast isnuvannya plastichnoyi visokotemperaturnoyi jogo modifikaciyi b Ve Ni Co Cu tosho zbilshuye temperaturnij diapazon garyachoyi obrobki tiskom spriyaye zmicnennyu splavu j znizhennyu jogo plastichnosti pri 20 C Nikel do 0 5 i kalcij do 1 viklikayut zrostannya micnosti splaviv za pidvishenih temperatur Odnak krashi pokazniki maye berilij otrimanij metodami poroshkovoyi metalurgiyi z pidvishenim vmistom oksidu beriliyu VeO do 4 BerilidiZberigayut micnist do visokih temperatur tak zvani berilidi Voni ye intermetalidnimi spolukami beriliyu z perehidnimi metalami Ta Nb Zr tosho Berilidi mayut visoku temperaturu plavlennya blizko 2000 C visoku tverdist HV 5000 10000 visoku zhorstkist modul Yunga blizko 300 350 GPa pri vidnosno malij gustini 2 7 5 g sm Odnak voni ye duzhe krihkimi Yih vikoristovuyut dlya vigotovlennya metodami poroshkovoyi metalurgiyi dribnih neskladnih za formoyu detalej dlya giroskopiv ta sistem keruvannya VikoristannyaBeriliyevi splavi z plastichnoyu osnovoyu legko piddayutsya zvaryuvannyu shtampuvannyu presuvannyu valcyuvannyu splavi sistemi Ve Al za temperaturi 600 650 C splavi sistemi Ve Al Mg za temperaturi ne vishoyi za 450 C Z beriliyevih splaviv vigotovlyayut napivfabrikati u viglyadi listiv prutkiv profiliv ta pokovok Div takozhBerilij Beriliyeva bronzaDzherelaGulyaev A P Metallovedenie M Metallurgiya 1977 647 s ros Kolachev B A Livanov V A Elagin V I Metallovedenie i termicheskaya obrabotka cvetnyh metallov i splavov M Metallurgiya 1981 414 s ros Livshic B G Kraposhin V S Lineckij Ya L Fizicheskie svojstva metallov i splavov M Metallurgiya 1980 316 s ros Posilannya Splavi beriliyu 29 serpnya 2016 u Wayback Machine v URE u 12 tomah za red M Bazhana 2 ge vid K Golovna redakciya URE 1974 1985