铍的应用简介

    铍是一种性能较为特殊的材料,它的某些性能特别是核性能和物理性能是其它任何金属材料所不能替代的。铍的应用范围主要集中在核工业、武器系统、航空航天工业、X 射线仪表、电子信息系统、汽车行业、家用电器等领域。随着研究的逐步深入,其应用范围还有扩大趋势。

目前,镀及其产品的应用主要是金属铍、铍合金、氧化镀和某些铍化合物。

铍的用途和应用领域介绍


金属铍

    金属铍的密度低,杨氏模量较钢高50%,模量除以密度称为比弹性模量,铍的比弹性模量至少为其它任何金属的6倍。因此,铍在卫星及其它航天结构中得到广泛的应用。铍的质量轻,刚度大,在需要精确导航的导弹及潜艇的惯性导航系统中获得应用。

铍的热学性能良好,具有高熔点、高比热、高热导率和适宜的热膨胀率等优异性能。因此,铍可用来直接吸热,如用在重返飞船、火箭发动机、飞机制动闸及航天飞机的制动闸上。

铍在某些核裂变反应堆芯部用作屏蔽材料,可提高裂变反应效率。人们也在试验将铍用作热核聚变反应容器的内衬,从核污染的观点看,它优于石墨。

高度抛光的铍用于卫星等的红外观测光学镜中。用热轧法,真空熔融锭直接轧制法和真空蒸镀法均可制得铍箔,可用作加速器辐射用透射窗, X射线透射窗和摄像管透射窗的材料。 在扩音系统中,由于音速越快,扩音器的共振频率就越高,高音区能听到声音的范围就越大, 而铍的声音传播速度比其他金属都快,因此铍可作优质的扩音器的振动片。


铍铜合金

    铍铜又称铍青铜,是铜合金中的“弹性之王”,经固溶时效热处理后,可获得高强度、高导电性能。将约2%的铍溶于铜中可组成一系列铍铜合金,其强度约为其它铜合金的2倍。并保持高的热导率和电导率。具有优良的加工工艺性能、无磁性,冲击时不产生火花。因而用途极广, 主要有如下几方面。

(1)用作导电弹力元件和弹敏元件。铍青铜总产量中的60%以上是用作弹性材料。例如在电子、仪表工业中大量用作开关、簧片、接触件、触点、膜盒、膜片、波纹管等弹性元件。

(2)用作滑动轴承和耐磨构件。由于铍青铜的耐磨性很好,在计算机和许多民航客机中,多用铍青铜制造轴承。倒如美国航空公司用铍青铜代替铜轴承,使用寿命由8000h提高到 28000h。而电力机车和电车的输电线用铍青铜制作,不仅耐蚀、耐磨、强度高,而且导电性能很好。

(3) 用作安全防爆工具。在石油、化工、火药等环境工作中,由于铍青铜在冲击时不产生火药,故各种操作工具均可用镀青铜制作,且已应用在各种防爆工作中。

(4) 在塑料模具方面的应用。由于铍铜合金具有高的硬度、 强度和良好的导热性和铸造性,可直接铸造出精度极高、形态复杂的模具,而且光洁度好,图案清晰,生产周期短,旧模具材料可以重复使用,节省成本。现已用作塑料模具、压力铸造模具、精密铸造模具、腐蚀型铸模等 。

(5) 高导电铍铜合金的应用。例如Cu-Ni-Be和Co-Cu-Be合金具有很高的强度和导电性,导电率可达50%IACS。主要用于电焊机的接触电极、电子产品中高导电率的弹性元件等。这种合金的应用范围正逐步扩大。


铍镍合金

    铍镍合金,例如NiBe、NiBeTi和NiBeMg等具有超高强度和弹性,较高的导电性,与铍青铜相比,其工作温度可提高250~300℃,而且疲劳强度、耐磨性、耐热性、抗腐蚀性比较高。可制作在300摄氏度以下工作的重要弹力元件,主要用作精密机械、航空仪表、电子和仪器工业上,例如自动导航元件,电传打字机簧片,航空仪表的发条,继电器簧片等。


氧化铍

    氧化铍是外观同其他陶瓷如氧化铝非常相近的白色陶瓷材料,是极好的电绝缘体,但又具有独特的导热性能。在电子器件中适宜用作吸热绝缘材料。如在组装功率晶体管或相似的器件时,产生的热在氧化铍基片或底座上可以及时除去,效果比采用风扇、热管或大量翅片强得多。因此,氧化铍多用于多种大功率电子线路系统和微波雷达器件如速调管或行波管中。

氧化铍的新用途是用于某些激光器,特别是氩光激光器中,用来满足对现代激光器提高功率的需求。


铍铝合金

    最近美国Brush Wellman公司开发了一系列铍铝合金,这些合金在强度和刚度方面均优于基体铝合金,有望在许多航空航天部门得到应用。而Electrofusion公司已用来制作高质量喇叭外壳,汽车驾驶盘,网球拍,轮拖和辅助装置及赛车。

    总之,铍具有优异的性能,在高技术领域及改进众多产品的性能和质量中起着重要的作用,铍材料的应用应当给予特殊重视。


铍的替代产品

    某些金属基或有机复合材料、高强度等级铝、热解石墨、碳化硅、钢材及钽均可替代金属铍或铍复合物。含镍、硅、锡、钛及其他合金成分的铜合金或磷青铜合金(铜-锡-磷合金)也可以替代铍铜合金。但这些替代材料都会削弱产品性能。氮化铝及氮化硼可以替代氧化铍。

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