1. 鈹及鈹合金的基本性能
金屬鈹（Be）是1797年在緣柱石中被發(fā)現(xiàn)的。它在地殼中含量不算太多，約為0.006%,是屬于稀有金屬類。在1916年才第一次生產(chǎn)出鈹金屬。 1926年對鈹開始加銅，開始了鈹合金的試驗(yàn)研究。形成了一種性能較為良好的Be-Cu合金，從此鈹及鈹合金成為一種特殊用途的工程材料。
在20世紀(jì)40年代世界各國對鈹及鈹合金都加強(qiáng)了研究工作，并在原子能工業(yè)中獲得了應(yīng)用。50年代以后特別是近些年來的發(fā)展十分迅速。目前國外鈹及鈹合金在工業(yè)上的應(yīng)用已由初期X射線管的鈹制窗口，反應(yīng)堆的減速劑已轉(zhuǎn)到航天和航空的應(yīng)用，已部分取代了鉛、鎂、鈦和鈉的應(yīng)用。因?yàn)殁數(shù)拿芏刃。瑑H是鉛的 70%，鈦的40%，另外鈹?shù)膹椥阅Ａ看螅月曇粼阝斨械膫鞑ニ俣燃涌欤瑸?2600M/S比音在鋼中的傳播速度大1.5倍還多。鈹還是一種抗磁物質(zhì)。鈹還具良好的導(dǎo)熱性，其熱導(dǎo)率公次于銀、銅、金和鉛。鈹還是一種很好的中子減速劑吸收熱中子截面為0.0096(x10-28m2)很小。此外，還有一種特殊性能，即鈹?shù)腦射線透射率高，要比鋁大16倍，因而在X射線管的管窗上得到了應(yīng)用，并在核工業(yè)上許多輕型結(jié)構(gòu)上也得到了廣泛的使用。從此，鈹就得到了核時代金屬和宇宙時代金屬之稱的盛名。
鈹是屬于輕稀有金屬，具有許多優(yōu)異的物理、機(jī)械性能和核性能，這是由它的內(nèi)部原子晶體結(jié)構(gòu)所決定的。鈹具有兩種晶體型結(jié)構(gòu)，其晶體轉(zhuǎn)變溫度為1250c，低溫晶體結(jié)構(gòu)為六方晶格即a-Be,在180c時其晶格常算a=2286A（x10-10m）,C=3584Ax10-10m）.鈹同所有其它金屬及合金相比，在4300c?/FONT>6500c范圍內(nèi)，瞬時比強(qiáng)度為最大。在所有的金屬中鈹?shù)娜芙鉄嵋沧畲螅卿X的3倍，是鎂的6倍，是鐵的4.3 倍。
鈹?shù)娜埸c(diǎn)較高，為12840c左右，比鋁、鎂高出近1倍。鈹?shù)谋葟?qiáng)度較大，已超過鈦合金和鋁合金，比鋼大4倍，并在高溫中保持著應(yīng)有的強(qiáng)度。鈹?shù)谋葟椥阅Ａ恳草^大（即彈性模量/密度）是不銹鋼的6倍，鈹?shù)脑恿啃。凶臃@截面小而散射截面又特別高。所以，鈹很適合于核工業(yè)要求的特種工程材料之一。
鈹?shù)幕瘜W(xué)性質(zhì)也較為特殊，它兼有金屬和非金屬的兩重性質(zhì)。鈹?shù)脑影霃椒浅Ｐ。�不到鎂的原子一半。鈹?shù)幕瘜W(xué)性能也介于鎂、鋁之間，并與鋁有非常相似之處。鈹有很強(qiáng)的氧化性質(zhì)，在空氧中鈹表面上就能生成“ BeO”的氧化膜，這種氧化物在常溫下和高溫赤熱狀態(tài)中都是很穩(wěn)。
2. 鈹及鈹合金的應(yīng)用
二次世界大戰(zhàn)以后，隨著高科技的發(fā)展，金屬鈹?shù)膽?yīng)用逐步擴(kuò)展到核技術(shù)，航天及航空工業(yè)，慣性導(dǎo)航儀表，特殊光學(xué)儀器等多種新興領(lǐng)域。鈹之所以用在這些領(lǐng)域，是由于鈹具有低密度，較高的熔點(diǎn)，高模量，良好的幅射照透過性，低的泊松比，核性能好，高比熱尺寸穩(wěn)定性，良好的熱導(dǎo)率，對紅外光的反射性及熱膨脹的相容性好等一系列優(yōu)良性能。
(1). 在新興領(lǐng)域中，核技術(shù)領(lǐng)域首先大量應(yīng)用金屬鈹作為結(jié)構(gòu)材料，金屬鈹作為中子減速體和反射體大量用于核反應(yīng)堆，尤其是用于試驗(yàn)反應(yīng)堆和核武器，還可能用于核醫(yī)療裝置中發(fā)生微粒子的鈹靶，熱核聚變裝置中等離子體聚，限環(huán)的鍍層材料等。
(2). 用于多種空間飛行器的結(jié)構(gòu)材料，包括衛(wèi)星及飛船所用的基架，梁柱，固定桁梁，前置框架，旋轉(zhuǎn)與消旋平臺，衛(wèi)星用太陽能板的基架等，鈹板材也曾用于制作衛(wèi)星蒙皮，導(dǎo)彈轉(zhuǎn)接殼體，蜂窩板，儀表安裝板以及飛機(jī)結(jié)構(gòu)的翼箱和尾舵等主要部件。鈹在空間結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用使部件重減少20-50%，從而可大量節(jié)省發(fā)射及使用投資，而鈹部件的加工及性能在這些應(yīng)用試驗(yàn)中都沒發(fā)生過重大問題。
(3). 在過去30年中慣性導(dǎo)航儀表已逐步成為鈹?shù)闹匾�(wěn)定的應(yīng)用領(lǐng)域之一，主要是因?yàn)殁斁哂袃?yōu)異的比剛度，良好的尺寸穩(wěn)定性及熱膨脹相容性，多種導(dǎo)彈、飛機(jī)、潛艇、航天飛機(jī)的以至長航距民航飛機(jī)都使用了裝有鈹制精密儀表部件的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，大大提高了導(dǎo)航精度，鈹已成為制造陀螺儀、加速度表、常平架及平臺的基本結(jié)構(gòu)材料。用鈹制造的其它精密儀器部件還有基體跟蹤器、慣性輪、反作用輪，正比計(jì)算器的殼體，空間用照相機(jī)的外殼等。
(4). 光學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用是鈹在慣性導(dǎo)航儀表中應(yīng)用技術(shù)的延伸，除了前述的優(yōu)良性能外，鈹對紅外光的良好反射性是鈹在這一方面應(yīng)用的基礎(chǔ)。鈹主要用于空間光學(xué)系統(tǒng)，在一些慣量是關(guān)鍵要求的地面光學(xué)系統(tǒng)中也使用鈹制部件，如高速攝影機(jī)的旋轉(zhuǎn)式鏡體，衛(wèi)星用的擺動式掃描鏡體導(dǎo)，在大直徑筒形搞活掠射望遠(yuǎn)鏡，小直徑X射線顯微鏡中都有應(yīng)用，輕量激光光學(xué)系統(tǒng)是鈹未來的主要應(yīng)用領(lǐng)域，如激光通迅、高速傳真系統(tǒng)等。主要利用鈹?shù)膬?yōu)良熱學(xué)性能的領(lǐng)域包括以鈹作為吸熱材料的飛船鼻錐、散熱器、黑匣子等在熱系統(tǒng)中還兼有負(fù)載功能的飛機(jī)剎車盤、發(fā)箭發(fā)動機(jī)推進(jìn)室等。良好的幅照透過性使鈹成為各種射線的封窗材料。X射線管的封窗材料是鈹應(yīng)用歷史最久的領(lǐng)域，在正比計(jì)數(shù)器的閃爍計(jì)數(shù)管中也有類似的應(yīng)用，電子計(jì)算機(jī)控制的軸向?qū)游鰭呙鑳x和電子速裝置的封窗材料。近年來鈹還用于制作高保真音響設(shè)備的傳聲懸臂梁，音響調(diào)節(jié)桿等。以上所述的鈹及鈹合金，用在尖端贊賞和新興領(lǐng)域中的應(yīng)用。近幾年來，鈹銅合金應(yīng)用范圍已逐步擴(kuò)大，廣泛用于電子電器，通訊儀器，航空航天，石油化工，冶金礦山，汽車家電，機(jī)械制造等多種領(lǐng)域。如鈹青銅（鈹銅合金）是一種析出硬化型合金，它的機(jī)械性能，物理性能、化學(xué)性能及抗蝕性能良好結(jié)合的唯一有色合金，經(jīng)固容和時效熱處理后，具有與特殊鋼相當(dāng)?shù)母邚?qiáng)度極限，彈性極限屈服極限和疲勞極限，同時又具備高的導(dǎo)電率，導(dǎo)熱率，高硬度和耐磨性，高的蠕蝕性能，還具有良好的鑄造性能，非磁性和沖擊時無火花導(dǎo)性能。由于鈹銅合金具備優(yōu)越性能它的使用越來越廣泛，已經(jīng)成為國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中不可缺少的重要工業(yè)材料。
分類（類別）
根據(jù)加工方法不同，鈹青銅分為加工用合金及鑄造用合金兩大類（簡稱為加工合金及鑄造合金）。鈹青銅加工合金一般是通過壓力加工將其制作成板、帶、管、棒、絲等，合金的牌號有Be-A-25；BeA-165; BeA-190; BeA-10;AeA-50等。鈹青銅鑄造合金是用來以鑄造方法加工制造零部件的合金。鈹青銅根據(jù)含鈹量不同分為高強(qiáng)度合金和高導(dǎo)電合金。
2．1 加工合金
鈹青銅加工用合金一般是通過壓力加工將其制成板、帶、管、棒、絲等。這些產(chǎn)品的加工是一個復(fù)雜的過程。大致的工藝過程是：按不同用途的要求，取好所需合金的成份。Be和Co按一定的燒損率計(jì)算，在石墨坩堝感應(yīng)爐的熔融。用半連續(xù)無流澆鑄等方法制成粗坯，板坯經(jīng)雙面銑（或單面銑）后，進(jìn)行熱軋開坯，再進(jìn)行熱中軋、精軋、熱處理、酸洗、剪邊、焊接、成卷。采用氮?dú)獗Ｗo(hù)氣浮式連續(xù)通火爐或光亮罩式退火爐進(jìn)行熱處理。棒、管材則經(jīng)鑄坯后進(jìn)行熱擠壓然后拉絲、熱處理，再經(jīng)機(jī)加工成為產(chǎn)品。
2．2 加工合金用途
主要用途是連接器，集成電路插座，開關(guān)，繼電器，微型馬達(dá)等導(dǎo)電彈簧材料。由于鈹青銅軋制材具有其它銅合金沒有的強(qiáng)度，優(yōu)良的彈性和導(dǎo)電性能，所以還用于工作站筆記本式計(jì)算機(jī)，集成電路存儲器插件板，手機(jī)，汽車，微型接插座、IC插座，微型開關(guān)用家用電器的微型馬達(dá)，繼電器，傳感器等領(lǐng)域。
2-2-1彈性之件
由含鈹0.5—2%的析出硬化型合金制造的彈性合金，（板、帶、材）廣泛用于制作儀器儀表，自動控制系統(tǒng)，電器開關(guān)，電子儀器等部件中的各種彈性元件（膜片，膜盒，開關(guān)，波紋管，簧片，板簧，游絲，發(fā)條，接觸片），并收到良好的效果。
2-2-2壓接型連接器
主要用于計(jì)算機(jī)和IC插座，三極管插座等。由于工業(yè)，民用電子機(jī)械結(jié)構(gòu)部件及汽車用電子零件小型化，高可靠性以及多功能化的要求，鈹青銅加工合金材料市場顯示出長期穩(wěn)定的增長趨勢。
3．鑄造合金用途
3-1用作模具材料
鈹青銅鑄造合金具有高的硬度，強(qiáng)度和良好的導(dǎo)熱功當(dāng)量性（比鋼高2-3倍）耐磨性能及耐磨蝕性能強(qiáng)，同時，還有良好的鑄造性能，能直接鑄造出表面精度極高，形狀復(fù)雜，用一般加工方法難以制造出來的模具，鑄造表面光潔度高，各案清晰，生產(chǎn)周期短，舊模具材料可以回收使用。典型的模具材料有BeA-275C合金。可用于壓力鑄造鑄模，精密鑄造鑄模，吹塑鑄模和注塑模具，型芯，芯桿等。
3-1-1鈹青銅塑料模具
用鈹青銅鑄造合金制作的塑料模具具有這些特點(diǎn)：加工工藝簡單，經(jīng)濟(jì)合理，使用壽命長，生產(chǎn)周期短，不需特殊的熟練技術(shù)也能制造，有利于提高塑料壓塑制品的勞動生產(chǎn)率，可以制得表面精度很高的鏡面和任何復(fù)雜形狀各案的制品。
3-1-2鈹青銅壓力模具
用鈹青銅鑄造合金制作的壓力模具，能很快地制造出形狀復(fù)雜，質(zhì)量要求高，機(jī)械加工復(fù)雜的曲線，曲率半徑尺小，用銑刀銑不到的復(fù)雜的深溝，用刻字機(jī)刻不出的文字；對尺寸的精度要求十分嚴(yán)格的齒輪類（體動機(jī)械）零件。可用于制作電氣器具，機(jī)械部件處殼及其他模塑產(chǎn)品的生產(chǎn)。
3-1-3鈹青銅精密鑄造模具
鈹青銅鑄造合金用于精密鑄造能清晰、準(zhǔn)確地復(fù)鑄出各種形狀復(fù)雜的塑膠或橡膠模具。其中尤以復(fù)制木紋，皮革等花樣或以樣品復(fù)制人像與玩具等分面不規(guī)則的成型模具更為適合。此外，精密鑄造的鈹銅鑄模在電氣制品的處殼、汽車用品、家具、玩具、裝飾品等模塑品的制造方面應(yīng)用有廣闊前景。
3-1-4鈹青銅腐蝕型模具
是用蝕刻法在鈹青銅鑄模表面進(jìn)行處理的鑄模。采用鈹青銅模具，能制造有圓角的，有柔軟感的各種圖案。
3-2用作耐磨材料
鈹青銅除了具有較高的硬度、強(qiáng)度和耐蝕性，用作耐磨材料時，還有以下特點(diǎn)：
a鈹銅表面會形成一種主要由氧化物組成的薄膜，這一層薄膜具有很強(qiáng)的附著力，自生及堅(jiān)固的特點(diǎn)。可提供部份潤滑，減少摩擦力，減少磨耗和消除磨擦損傷。
b鈹青銅良好的導(dǎo)熱性散發(fā)了由高負(fù)荷下轉(zhuǎn)動軸旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的熱量，減少了軸和軸承的揣熔。因而不會發(fā)生粘結(jié)。
鈹青銅鑄造合金用作耐磨件的實(shí)例
3-2-1采用國產(chǎn)鈹青銅制作的礦井輪軸承，試壓泵軸承等重負(fù)荷，高壓力的大小均取得了極好的效果。國外已廣泛用于飛機(jī)的各種軸承和軸套，使用壽命可比鎳青銅提高近三倍。如用于軍用運(yùn)輸機(jī)架上滑動軸承，旋轉(zhuǎn)離合器的軸承，民航機(jī)波音707、727、737、747、F14、F15戰(zhàn)斗機(jī)上的嘗軸承；美國航空公司用鈹青銅合金軸承代替了原來的青銅澆鑄的軸承，使用壽命由原來的8000小時提高到20000小時。
3-2-2水平連鑄機(jī)結(jié)晶器的鈹青銅內(nèi)套，使用壽命為磷脫氧銅的三倍左右；壓鑄機(jī)的鈹青銅壓射頭（沖頭），使用壽命比鑄鐵長近20倍。國內(nèi)外已廣泛采用。3-2-3作高爐風(fēng)口。美國鋼鐵公司研制的一個試驗(yàn)風(fēng)口，水冷鈹銅噴嘴伸入爐內(nèi)，噴嘴內(nèi)部熱風(fēng)溫度9800c鋼制風(fēng)口平均工作70天，而鈹青銅風(fēng)口可達(dá)268天。
3-2-4用于鉆井機(jī)械、采灶機(jī)械、汽車、柴油機(jī)等機(jī)械工業(yè)中。例如美國3”鉆頭主鉆機(jī)的軸套使用了鈹青銅制成，使巖石鉆探工效提高三倍。
3-2-5鈹青銅用于每分鐘印刷7200字的高速印刷機(jī)上，使象形字?jǐn)?shù)量由原來的200萬字提高到1000萬 字。
3-3用作耐蝕材料
鈹青銅合金抗磨蝕性能很好，相當(dāng)于脫氧銅，而且不會發(fā)生應(yīng)力腐蝕破裂或氬脆。在空氣和和鹽霧中具有良好的腐蝕疲勞強(qiáng)度；在酸性介質(zhì)下（除氬氟酸外）的抗蝕性的磷青銅高二倍；在海水中，不易發(fā)生點(diǎn)腐蝕，生物雍塞或裂縫等，抗蝕壽命可達(dá)20?/FONT>30年，最大的用途是海底電纜中繼器的殼體，電機(jī)與中繼器的殼體，電機(jī)與中繼器的萬向殼連接。國內(nèi)已用鈹青銅作濕法冶金硫酸介質(zhì)的耐酸材料，如捏合機(jī)S型攪拌軸，耐酸泵的泵殼，葉輪，軸等。
3-4用作電極材料
高導(dǎo)電鈹青銅鑄造合金良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、高的硬度、耐磨、抗暴、抗裂性能即使在較高的溫度下也能保持。這種合金材料作為熔接焊機(jī)的電極有關(guān)另件，能收到損耗少，焊接總成本低的效果。是焊接用理想材料。美國焊接協(xié)會指定鈹青銅作為電極材料。
3-5用作安全工具
鈹青銅合金在撞擊或磨擦?xí)r不發(fā)生為花。且具有非磁、耐磨、耐蝕等性能。十分適合用來制造在易爆、易燃、強(qiáng)磁及腐蝕性場合下使用的安全工具。BeA-20C 合金在含30%的氧或6.5-10%甲烷空氧中承受561IJ的沖擊能，沖擊20次，都未發(fā)生火花和燃燒。美國、日本等國家勞動安全部門已分別制訂了在需防火、防暴的危險場所，必須使用鈹銅安全工具的法規(guī)。在易爆品儲存場所和使用這些危險品的場所，采用鈹銅安全工具是防止火災(zāi)和爆炸事故的一種預(yù)防措施。主要適用范圍是：石油精煉和石油化學(xué)工業(yè)、灶礦、油田、天然氣化學(xué)工業(yè)、火藥工業(yè)、化纖工業(yè)、油漆工業(yè)、肥料工業(yè)、各種藥品工業(yè)。石油輪和液化石油氣的車輛、飛機(jī)、經(jīng)營易燃易爆品的倉庫、電解車間、通訊機(jī)裝配車間、要求工具不生銹、耐磨抗磁的場所等。
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