[科普中國(guó)]-鈹合金

鈹合金（beryllium alloy）是指以鈹為基的合金和含鈹?shù)暮辖?。主要有鈹銅合金、鈹鋁合金、鈹鎳合金和鈹鈦復(fù)合材料。其中以鈹銅合金應(yīng)用最多，它含鈹0.2%～2.8%，具有高強(qiáng)度、高導(dǎo)電率、高韌性、高疲勞極限、高耐磨性、耐海水腐蝕、無磁性、耐熱沖擊、碰撞時(shí)不發(fā)生火花等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于電器設(shè)備、電子裝置和控制儀表等。

概念鈹合金（beryllium alloy）是指以鈹為基的合金和含鈹?shù)暮辖?。主要有鈹銅合金、鈹鋁合金、鈹鎳合金和鈹鈦復(fù)合材料。其中以鈹銅合金應(yīng)用最多，它含鈹0.2%～2.8%，具有高強(qiáng)度、高導(dǎo)電率、高韌性、高疲勞極限、高耐磨性、耐海水腐蝕、無磁性、耐熱沖擊、碰撞時(shí)不發(fā)生火花等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于電器設(shè)備、電子裝置和控制儀表等。1

鈹鈹是一種灰白色的堿土金屬，鈹及其化合物都有劇毒。鈹既能溶于酸也能溶于堿液，是兩性金屬，鈹主要用于制備合金。

鈹是鋼灰色金屬輕金屬。鈹?shù)挠捕缺韧褰饘俑?，不像鈣、鍶、鋇可以用刀子切割。

鈹和鋰一樣，在空氣中形成保護(hù)性氧化層，故在空氣中即使紅熱時(shí)也很穩(wěn)定。不溶于冷水，微溶于熱水，可溶于稀鹽酸，稀硫酸和氫氧化鉀溶液而放出氫。金屬鈹對(duì)于無氧的金屬鈉即使在較高的溫度下，也有明顯的抗腐蝕性。鈹價(jià)態(tài)為正2價(jià)，可以形成聚合物以及具有顯著熱穩(wěn)定性的一類共價(jià)化合物。

鈹銅合金鈹銅又稱**鈹青銅，**是銅合金中的“彈性之王”，經(jīng)固溶時(shí)效熱處理后，可獲得高強(qiáng)度、高導(dǎo)電性能的產(chǎn)品。高強(qiáng)度鑄造鈹青銅合金，經(jīng)熱處理后不僅具有高強(qiáng)度，很高的硬度而且具有耐磨、耐蝕的優(yōu)點(diǎn)，優(yōu)良的鑄造性能，鈹青銅合金適用于制造各種模具、防爆安全工具、耐磨件如凸輪、齒輪、蝸輪、軸承等。

高鈹銅具有高強(qiáng)度、高硬度、高導(dǎo)電性、高彈性、耐磨、耐疲勞、抗腐蝕性及彈性滯后小等特點(diǎn)，主要用于溫度控制器、手機(jī)電池、電腦、汽車零配件、微電機(jī)、電刷針、高級(jí)軸承、眼鏡、接觸件、齒輪、 沖頭、各類無火花開關(guān)、各類焊接用電極及精密鑄造模具等。

高性能鈹銅主要圍繞有色金屬低壓、重力鑄造模具使用的各種工況，通過深入研究鈹青銅模具材料失效原因、成份和耐金屬液侵蝕性內(nèi)在關(guān)系，開發(fā)了高導(dǎo)電（熱）性、高強(qiáng)度、耐磨性、耐高溫性、高韌性、耐金屬液侵蝕相結(jié)合的高性能鈹青銅模具材料，解決了國(guó)內(nèi)有色金屬低壓、重力鑄造模具易裂、易磨損等難題，顯著提高了模具壽命和鑄件強(qiáng)度；克服了金屬液渣粘附和侵蝕模具；改善了鑄件表面質(zhì)量；降低了生產(chǎn)成本；使模具壽命接近進(jìn)口水平。高性能鈹青銅模具材料硬度在(HRC)38—43之間，密度8.3g/cm3，主加元素為鈹，含鈹1.9%-2.15%，其廣泛適用于塑膠注塑成型模具的內(nèi)鑲件、模芯、壓鑄沖頭、熱流道冷卻系統(tǒng)、導(dǎo)熱嘴、吹塑模具的整體型腔、汽車模具、磨耗板等。

鈹鋁合金鈹鋁合金（beryllium aluminium alloy）是一種含鋁鈹基合金。一般含鋁25%～43%（質(zhì)量）。密度2.10g/cm3。

鈹鋁合金有LX-62和LX59-3兩種牌號(hào)?？估瓘?qiáng)度524～670MPa，屈服強(qiáng)度479～516MPa，伸長(zhǎng)率3.7%～4.3%。采用粉末冶金擠壓、軋制工藝生產(chǎn)。用于導(dǎo)彈、火箭、超高速結(jié)構(gòu)件、飛機(jī)制動(dòng)器和電子計(jì)算機(jī)磁盤驅(qū)動(dòng)器。

鈹鋁合金含鈹約2-6%，鈹鋁合金是鎂合金和鋁合金熔煉所需的一種添加劑，鎂合金通常需要8-20ppm，鋁合金需8-15ppm，其作用為：

1、改善鎂和鋁的清潔、流動(dòng)性、耐腐蝕性；

2、保護(hù)鎂和鋁的氧化及燃燒，減少元素的氧化損失；

3、改善合金的組織結(jié)構(gòu)，細(xì)化晶粒，增加強(qiáng)度。

含鈹約60%的鈹鋁合金主要應(yīng)用于航天、航空框架材料。2

鈹鎳合金鈹含量1.85%～2.75%（質(zhì)量）。添加鉻、鈦或碳等合金元素以改善機(jī)加工和熱加工熱能。屈服強(qiáng)度1500MPa，抗拉強(qiáng)度1600MPa。強(qiáng)度高，彈性好，耐腐蝕和磨損，可以在高溫下長(zhǎng)期使用。采用粉末冶金工藝生長(zhǎng)。用作耐熱彈簧、飛機(jī)儀表膜合、高度計(jì)和壓力計(jì)材料、鑄膜和玻璃器皿成型工具。

鈹鈦復(fù)合材料鈹鈦復(fù)合材料（英文名稱Be/Ti composite）由鈦合金和鈹絲組成的復(fù)合材料。在上世紀(jì)70年代美國(guó)通過研究，將鈹鈦合金復(fù)合材料用于航空工業(yè)發(fā)動(dòng)機(jī)的制造。

主要是利用鈦合金的耐高溫和抗沖擊能力以及鈹絲的高模量、低密度，以及高強(qiáng)度，同時(shí)還利用兩者在450~750℃的溫度范圍內(nèi)都有明顯的金屬延性這一特點(diǎn)，使用通常的金屬壓力加工工藝進(jìn)行生產(chǎn)，以單支或多支金屬鈹棒鑲?cè)脞伜辖鸹w材料中進(jìn)行擠壓，得到鈹絲增強(qiáng)的鈦合金復(fù)合材料。材料的比例極限為137～275MPa，抗拉強(qiáng)度755~1160MPa，伸長(zhǎng)率1%～3%，模量123～247GPa。3

鈹鈦復(fù)合材料有Ti-50Be和Ti-60Be兩種，Ti-50Be的室溫拉伸強(qiáng)度為848MPa，彈性模量為1924MPa，延伸率為1.5%；Ti-50Be的室溫拉伸強(qiáng)度為765MPa，彈性模量為1806MPa。

鈹合金在航天器中的應(yīng)用鈹金屬位于元素周期表中銼與硼之間，根據(jù)對(duì)角線原則，它的化學(xué)性質(zhì)與鋁相似，屬活性元素，一般不呈單質(zhì)存在。被在地球上的豐度不大，由于其稀少，很少作一般常用；但因其特殊的物理和化學(xué)性質(zhì)，特別是被合金在原子能工業(yè)和航天領(lǐng)域，尤其在航天器中有著廣泛的用途。在原子能工業(yè)中，由于被金屬結(jié)構(gòu)的致密性，廣泛用作中子減速劑。在航天器中，由于鈹合金的密度輕(比鋁、鎂、欽、銅等都輕)，熱容量大，比強(qiáng)度高等特性，廣泛用作結(jié)構(gòu)件、支架等部件。

俄羅斯在航天器上對(duì)鈹合金的應(yīng)用較多，俄羅斯復(fù)合材料利一學(xué)一生產(chǎn)聯(lián)合股份公司生產(chǎn)的產(chǎn)品主要有：

1)衛(wèi)星及衛(wèi)星精密儀器需要大熱容的保溫部件；

2)鈹和鋁硼復(fù)合金屬的太空金屬材料制成管狀的結(jié)構(gòu)構(gòu)架，作太陽能電池的預(yù)制板支架及外掛器具用；

3)用于制造衛(wèi)星儀器平臺(tái)的被材料；

4)用精密鑄造方法制造的鈹合金復(fù)合器件；

5)為儀器艙制成的高模量部件及高精度轉(zhuǎn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的鈹和鈹合金材料；

6)為生產(chǎn)空間光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的邊框構(gòu)架及反射鏡的敏和敏合金材料；

7)為衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)用的微推力發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的復(fù)合金屬材料。

鈹合金在宇航工業(yè)中的用途，與它有著特別的物理性質(zhì)是分不開的。鈹金屬?gòu)椥阅Ａ孔罡?，同時(shí)密度又最低，在金屬部件彈性和高強(qiáng)度比率只具有最高的配合。由于航天器的生產(chǎn)材料既要求堅(jiān)固，同時(shí)又要求質(zhì)量輕，因而被及敏合金在航天器的制造上有著很廣闊的前景。4

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

杜強(qiáng) - 高級(jí)工程師 - 中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所