2.4. Применение бериллия и его сплавов

Ракетная техника является основным потребителем бериллия. Из него изготовляют панели обшивки, лонжероны, конусы. Бериллий и бериллиды используют в системах управления и наведения ракет, в гироскопах. Очень перспективно применение бериллия в зеркалах оптических приборов, используемых в космосе. Он обеспечивает им необходимые свойства – низкую плотность, высокую жесткость и прочность, размерную конфигурационную и термическую стабильность, высокую отражательную способность.

В космических кораблях из бериллия изготавливают системы антенн, в космических кораблях «Аполлон» изготавливался командный отсек лунной кабины. Из бериллия выполняют крупногабаритные панели с солнечными батареями, теплозащитные экраны. В ряде случаев он пригоден и для деталей ракетных двигателей, в том числе камер сгорания и сопел.

Высокая замедляющая способность, малое сечение поглощения нейтронов, большое сечение их рассеяния и достаточная стойкость в условиях облучения делают бериллий незаменимым материалом для замедлителей и отражателей нейтронов в атомной технике.

Резюме. Высокие значения удельной прочности и жесткости бериллия делает его уникальным материалом для авиа- и ракетостроения. Легирование бериллия алюминием и магнием позволяет получить удачное сочетание прочности и пластичности. Однако для более широкого использования этих сплавов необходимо решать несколько вопросов: чистоты от примесей, повышение технологической пластичности и др.

Другие ценные материалы на основе бериллия – бериллиды, требуют проведения более детальных исследований.

3. Алюминий и его сплавы

Ключевые слова: алюминий, деформируемые, литейные и порошковые сплавы, нетермоупрочняемые и термоупрочняемые сплавы, авиаль, дуралюмин, силумин, САП, САС.

Алюминий – металл серебристо-белого цвета, имеет ГЦК решетку, полиморфных превращений не имеет. Его плотность – 2,7 г/см³, температура плавления – 660 °С. Он характеризуется высокой электро- и теплопроводностью, высокой пластичностью и малой прочностью. Механические свойства алюминия: σ_в = 60…80 МПа, δ = 40…50 %, НВ 25, Е = 70 ГПа.

Алюминий обладает хорошей коррозионной стойкостью в атмосфере и в среде многих органических кислот, что обусловлено образованием на его поверхности сплошной тонкой (≈ 5 нм) и плотной оксидной пленки Al₂O₃.

По масштабам производства и потребления алюминий занимает второе место после железа. Отечественная промышленность выпускает первичный алюминий трех сортов: особой чистоты (А999), высокой чистоты (А995…А95) и технической чистоты (А85…А0). В обозначении марки буква «А» означает алюминий, а последующие цифры указывают десятые, сотые и тысячные доли процента содержания алюминия. Например, алюминий марки А995 содержит не менее 99,995 % Al, марки А6 – 99,6 % Al, марки А0 – 99,0 % Al.

Алюминий особой и высокой чистоты применяется для лабораторных и специальных целей, алюминий технической чистоты – для технических целей (выпуск деформируемого полуфабриката, получения сплавов и др.).

Основные примеси в алюминии – Fe и Si. Железо и кремний практически не растворимы в твердом алюминии и образуют тройные промежуточные фазы α (Fe₂SiAl₆) и δ (FeSiAl₅), которые приводят к повышению прочности и снижению пластичности.

Марки и содержание алюминия в техническом алюминии (ГОСТ 4784–97) приведены в табл. 3.1. Большой объем производства полуфабрикатов из технического алюминия составляют листы, проволока, прутки, трубы, которые применяются в отожженном (М), полунагартованном (Н2) или нагартованном (Н), горячекатаном (ГК) состояниях. Механические свойства технического алюминия в состоянии М составляют σ_в = 60 МПа, δ = 20…28 %, в состоянии Н – σ_в = 130…145 МПа, δ = 3…5 % и в состоянии ГК – σ_в = 70 МПа, δ = 15 %.

Алюминий не упрочняется термической обработкой. Для полного разупрочнения нагартованного алюминия применяют отжиг при температурах 300…500 °С с охлаждением на воздухе или в воде. Для частичного снятия упрочнения нагартованного алюминия проводят отжиг при 150…300 °С.

Таблица 3.1

Химический состав технического алюминия

Марка			Al, %, не менее
Российская		Между–народная
Буквенная	Цифровая
АД000	–	1080А	99,80
АД00	1010	1070А	99,70
АД00Е	1010Е	1370	99,70
АД0	1011	1050	99,50
АД0Е	1011Е	1350	99,50
АД1	1013	1230	99,30
АД	1015	1200	98,80
АД1пл	–	–	99,30

Алюминий обладает высокой технологической пластичностью, сваривается всеми методами сварки. Обрабатываемость резанием плохая вследствие высокой вязкости.