История

Свойства

Применение

Опыты

         Бериллий

 
    Бериллий - первый устойчивый на воздухе металл в периодической таблице. Так же, как и алюминий, своей устойчивостью он обязан прочной пленке оксида (BeO вообще очень инертное вещество, из него изготавливают тигли для плавки редкоземельных металлов, лития и прочих веществ, очень агрессивных в расплавленном состоянии). Поскольку бериллий имеет низкую плотность и температуру плавления выше, чем у алюминия, он мог бы стать отличным конструкционным материалом, если бы не некоторые его свойства. Во-первых, пыль бериллия и всех его соединений крайне токсична. Она, даже в малых дозах, может вызвать образование злокачественных опухолей (рака). Кроме того, технология получения бериллия достаточно сложна из-за того, что он сильно рассеян в природе. Это приводит к тому, что цена на бериллий достаточно высока и в 1998 году, например, составляла 800 долларов за килограмм. Это примерно в два раза выше, чем у серебра.
    Производство изделий из бериллия имеет свои особенности. Их производят методом порошковой металлургии и спекания (литые изделия не обладают достаточной прочностью). Также, бериллий используется для изготовления бериллиевых бронз (сплавов меди и 3-6% бериллия) – материала для пружин, обладающих очень большой устойчивостью к механической усталости и совершенно не дающих искр при механических ударах. Бериллиевые бронзы применяют, например, для изготовления инструмента для работы в шахтах, где существует опасность взрыва газа. Еще из бериллиевой бронзы делают металлические части клюшек для гольфа. Еще одно применение бериллия, в ядерной технике, основано на его высокой способности замедлять и отражать нейтроны. Так, из бериллия изготавливались отражатели нейтронов для атомных бомб, позволяющие значительно уменьшить критическую массу делящегося материала.


    На первом фото - кусок металлического бериллия. Он достаточно хрупок, при сильном ударе его можно расколоть. Как видно на фото, металлический бериллий имеет крупнокристаллическую структуру, поэтому отливки из него имеют не очень хорошие механические свойства и в технике практически не применяются. Большинство бериллиевых деталей производится методом порошковой металлургии.

 
    Второй образец демонстрирует еще одно свойство этого металла: он прозрачен для рентгеновского излучения и применяется для изготовления окон в рентгеновских трубках. На фото - такое окно из тонкой бериллиевой жести.

 
    Еще несколько, на этот раз достаточно больших, кусков бериллиевой фольги. Если держать такой лист в руке (лучше, конечно, делать это в перчатках, хотя компактный металл - это, пожалуй, самая безопасная его форма), он напоминает бальзу - сорт легкого дерева, широко применяемого в авиамоделизме. Почти такой же легкий и даже более прочный.

 
    Этот слиток берилия по размеру чуть больше, чем слитки осмия и иридия в моей коллекции, но он в десять(!) раз легче их (вес капли - 3.2 грамма). Не могу сказать точно, каким образом изготовлен этот слиток – то ли аргонно-дуговой плавкой, то ли переплавкой бериллия под флюсом. Но хорошо видно, что из-за низкой плотности слиток принял почти сферическую форму. Перед фотографированием я немного протравил его в разбавленной плавиковой кислоте, после чего поверхность стала блестящей.

 
    А вот, собственно, и довольно сложная бериллиевая деталь. Насколько я знаю, одна из деталей от какого-то гироскопа. Из-за сложности и, соответственно, высокой стоимости производства, в качестве материала несущих конструкций бериллий применяется, в основном, в аэрокосмической и авиационной промышленности – там, где требуется высокая прочность и упругость при одновременно низком весе деталей.

 
    Для изготовленя бериллиевых деталей методом порошковой металлургии, в основном применяются следующие операции: Из металлического бериллия в ваккуме отливают слиток (металл плавят в тигле из оксида бериллия и отливают в графитовую форму). Из слитка, на токарном станке специальной конструкции изготавливают бериллиевую стружку, которую затем измельчают в порошок. Порошкообразный бериллий спрессовывают в вакууме при температуре около 1100 °C и получают блоки, которые имеют прочность примерно в два раза выше литого металла, и, в отличие от слитков, легко поддаются механической обработке. На фото хорошо видна фрезерованная поверхность довольно большого бруска бериллия.

 
    Все предыдущие образцы бериллия представляли собой металл зарубежных фирм (в основном Американских), а вот эта пластина - типичный бериллиевый полуфабрикат произведенный в Советском Союзе. Спеченый порошковый бериллий выпускался в виде пластин разного размера и формы. Как видно на фото, металл содержит больше раковин, чем зарубежные продукты. Хотя возможно это зависит от типа пластин.
    Кстати, такая пластинка служит очень наглядной демонстрацией низкой плотности бериллия. Она имеет размеры 10х50х100 мм и вес 92.5 грамма. То есть плотность точно совпадает с рассчетными 1.85 г/см³. А вот вольфрамовая пластина с такими же размерами, была бы примерно в десять раз тяжелее.