Бериллиевые сплавы
Бери́ллиевые спла́вы, сплавы на основе бериллия (). Промышленное применение началось в 1950-х гг. Бериллиевые сплавы содержат 5–80 % , имеют малую плотность, большой диапазон значений модуля упругости, прочности и пластичности, сравнительно небольшую чувствительность к поверхностным дефектам, коррозионностойки. Преимущества бериллиевых сплавов по сравнению с металлическим обеспечиваются введением легирующих добавок. Однако многие химические элементы [железо (), хром (), никель () и др.], растворяясь в , сильно искажают его кристаллическую решётку, снижают пластичность сплава, увеличивают его склонность к хрупкому разрушению. Повысить пластичность можно легированием алюминия (), магния (), кремния (), меди (), олова () и др., которые образуют с механические смеси с минимальной взаимной растворимостью. Структура сплава (в растворяется 4–5 % ) состоит из смеси фаз с резко выраженной разнородностью: твёрдой и прочной бериллиевой фазой, представляющей собой твёрдый раствор в , и пластичной, с низкой прочностью алюминиевой фазой. Промышленные сплавы системы (24–43 % ), получившие название «локеллой», разработаны американским концерном «Lockheed Martin Corporation». Эти сплавы имеют высокий модуль упругости (жёсткость), по сравнению с более пластичны, менее чувствительны к поверхностным дефектам. Для сплава с 30 % модуль упругости составляет 214 ГПа, предел прочности – 550 МПа, относительное удлинение – 4,5 %. Свойства сплавов системы существенно улучшает легирование их магнием, который, растворяясь в алюминиевой фазе, повышает её прочность. Отечественные бериллиевые сплавы системы (АБМ), содержащие 10–70 % и 2–9 % , разработаны в 1955–1960 гг. (И. Н. Фридляндер, Р. Е. Шалин, А. В. Новосёлова и др.). Сплавы АБМ в зависимости от содержания имеют плотность 2000–2400 кг/м3, модуль упругости 150–300 ГПа, характеризуются высокой удельной прочностью и жёсткостью, повышенным сопротивлением акустическим и ударным нагрузкам, малой чувствительностью к концентраторам напряжений. Наиболее высокой прочностью обладают сплавы , легированные совместно и цинка () (сплавы АБМЦ). Введение лития () в бериллиевые сплавы позволяет уменьшить содержание , сохраняя высокие механические и технологические свойства АБМ и АБМЦ. Повышение прочности бериллиевых сплавов может достигаться путём дисперсионного упрочнения. Например, сплав системы (до 4 % ), подвергшийся такой обработке, выдерживает нагрузку в 40 МПа в течение 1000 ч при 600 °C. Материалы на основе интерметаллидных соединений с ниобием (), танталом (), цирконием () отличаются ещё большей жаропрочностью, они способны работать длительное время при 1100–1550 °С и короткое время при 1700 °С.
Изделия и полуфабрикаты из бериллиевых сплавов изготавливают в основном методами порошковой металлургии, реже литьём. Изделия из высокопрочных дисперсно-упрочнённых бериллиевых сплавов получают обработкой давлением горячепрессованных заготовок при 1010–1175 °С. Бериллиевые сплавы применяют в качестве конструкционных материалов в авиа- и ракетостроении (например, обтекатели сверхзвуковых самолётов, тормозные диски самолётных шасси, носовые конусы и оболочки ракет), в точном приборостроении (гироскопические устройства, системы наведения и управления ракетами) и др.
Из-за высокой токсичности работы с бериллиевыми сплавами должны производиться в строгом соответствии с установленными для них санитарными нормами и правилами гигиены труда.