Одним из популярных в современной технике элементов является бериллий
И тут оказалось, что бериллий обладает уникальными техническими свойствами. Он прочнее стали почти в 3 раза, алюминия – в 9 раз, обладает высокой жаростойкостью, уступая лишь немногим металлам в этом свойстве. А об удельной жесткости бериллия и говорить нечего. Для всех известных человеку материалов – дерева, бетона, стали, титана и других металлов и сплавов – удельная жесткость находится в пределах 10-27 единиц, а бериллий имеет величину в 167 (!) единиц, что в среднем в 9 раз выше, чем у других материалов. Прибавим сюда, что бериллий коррозионно стоек, обладает высокой теплопроводностью и теплостойкостью.
Первое техническое применение бериллий нашел в составе бериллиевой бронзы (1-5% бериллия) в 20-е годы прошлого века. Она шла на изготовление пружин, рессор, амортизаторов. Кроме этого, инструменты из бериллиевой бронзы использовались (и используются) во взрывоопасных технологиях и работах, так как при ударах они не образуют искр. Главная трудность внедрения таких бронз раньше – токсичность и низкая пластичность при обработке, высокая стоимость.
Сегодня сплавы на основе бериллия уверенно внедряются в производство летательных аппаратов. Это и элементы обшивки, и лонжероны, и тормозные диски, и корпуса приборных отсеков, и детали гироскопических устройств. Например, замена стали бериллием в таких деталях, как тормозные диски крупных самолетов, снижает массу более чем на 500 кг и уменьшает нагрев дисков более чем в два раза благодаря более высокой теплопроводимости бериллия по сравнению со сталью. Замена крепежных деталей из титана на бериллиевые при одинаковой прочности позволяет снизить их массу на половину, а замена диска газовой турбины – на 60%.
Но не только в летательных аппаратах бериллий находит свое применение. Возьмем такую деталь как рессора автомобиля. Обыкновенные рессоры изготавливаются из углеродистой стали и выдерживают до 800-900 тысяч циклов нагрузки-разгрузки. После этого они выходят из строя вследствие механической усталости или требуют замены. Если эту же в эту сталь легировать до 10% бериллия, то рессоры уже будут выдерживать до 15 млн. циклов, то есть будут работать в 15 раз дольше!
Еще одна область применения бериллия – ядерная техника. Он сохраняет жесткость конструкции, нейтрален к ядерному горючему, повышает плотность нейтронного потока на 10-15% за счет выделения нейтронов при облучении. Кроме того, малая плотность бериллия позволяет уменьшить массу реактора.
Бериллий находит свое применение не только в металлических сплавах, но и в виде других соединений. Например, оксид и карбид бериллия оказались основой для создания тепло-, звуко- и электроизоляционных материалов. Бумага на основе волокон из таких соединений – лучший звукоизоляционный материал и теплоизолятор для оплетки кабелей, работающих при высоких температурах.
Возможны ли еще новые области применения такого необычного металла, как бериллий? Ответ однозначный – да! Ведь человек использует только незначительный потенциал бериллия, а свойства его сплавов и на сегодня до конца не выяснены.