БЕРИЛЛИЗАЦИЯ
Что такое бериллизация это насыщение поверхностного слоя металлических изделий бериллием. Бериллизованные слои отличаются уникальным сочетанием физико-технологических и эксплуатационных св-в: малой плотностью, жаростойкостью, термостойкостью при быстрой смене т-р, теплопоглощающей способностью, высокой прочностью, коррозионной стойкостью в атмосфере, стойкостью к истиранию, особыми ядерно-физическими св-ми. Бериллизации подвергают поверхности стальных реже из др.
Зависимость механических свойств бериллиевой бронзы от содержания бериллия (исходный материал — холоднокатаные полосы, закаленные с температуры 780° С и состаренные при т-ре 300° С в течение 3 ч). сплавов) изделий, на к-рых вследствие диффузии бериллия в толщу металла образуются слои на основе бериллидов, содержащих 30—70% Be. Защитное действие бериллидов от окисления обусловлено образованием плотного поверхностного слоя на основе окиси бериллия.
Диффузионное насыщение осуществляют: нагревом изделий в разреженной среде (10-6 мм рт. ст.) при т-ре 750— 1000° С в порошкообразных бериллии, ферробериллии и т. п. (парофаз-ным контактным насыщением); нагревом изделий в восстановительной или нейтральной среде при т-ре 750—1200° С в порошковых смесях бериллия, инертной добавки окиси алюминия, солей активаторов и переносчиков — хлористого или йодистого аммония (газовым контактным насыщением); нагревом поверхности изделий в пастах на основе порошков бериллия, алюминия и кремния при т-ре 1000—1050° С в течение 1—2 мин (скоростным насыщением); погружением изделий в ванну с расплавами хлоридов, фторидов щелочных металлов, солей бериллия при т-ре расплава 850—900° С или электролитическим осаждением бериллия из фторидных расплавов (жидкостным насыщением).
При контактном насыщении в качестве осн. оборудования применяют электр. печь или высокочастотный нагреватель, реторту или контейнер с деталями и шихтой, вакуумные насосы либо устройства для подачи защитного газа, при жидкостном насыщении — электр. печь, ванну или электролизер с растворимым бериллиевым анодом.
Наращивание фаз при бериллизация протекает с образованием слоев различной толщины и состава, в основном вследствие одностороннего продвижения атомов бериллия через кристаллическую решетку бериллидов к границе раздела металл основы — покрытие и последующей твердофазной хим. реакции. Узкие внутренние слои состоят из очень твердых фаз с меньшим содержанием бериллия, чем в наружных; основой Наружных протяженных и более мягких слоев служат высшие бериллиды.
Толщина и состав бериллизованных слоев определяются в основном т-рой и продолжительностью процесса. Обработка изделий из низкоуглеродистой стали при т-ре 600° С в течение 100 ч сопровождается образованием слоя бериллида толщиной 200 мкм, при т-ре 1250° С в течение 1 мин — слоя бериллида глубиной до 1,5.
Обычно же Б. таких изделий осуществляют при т-ре 950—1100° С и выдержке 4—10 ч, бериллизованный слой (толщиной 200—400 мкм) состоит из бериллидов на основе FeBe2 или FeBe12 (или FeBe5) и узких зон твердых растворов. При Б. изделий из высокоуглеродистой стали в покрытии содержится также карбид бериллия.
Вследствие быстрого нагрева поверхности в пастах за 1 — мин образуется слой толщиной 170—260 мкм. Микротвердость бериллизованных слоев стальной поверхности 800 -т- 1300 кгс/мм2. При Б. изделий из легированных сталей и никельхромовых сплавов типа ЖС6К наряду с бериллидами железа образуются слои на основе фаз NiBe, СоВе и СгВе2, микротвердость слоев до 1500 кгс/мм2.
Часто применяют комплексную бериллизацию, используя, помимо бериллия, марганец, бор, алюминий и магний (для изделий из сплавов типа ЖС6К), с получением сложных металлидов. Б. изделий из тугоплавких, химически активных металлов также сопровождается образованием соответствующих, в основном многослойных, бериллидных покрытий.
При нагреве до т-ры 750° С большинство этих металлов взаимодействует с бериллием] достаточно заметно. Во время Б. поверхности циркония (т-ра 750° С, продолжительность — 4—10 ч) формируются слои толщиной до 150 мкм на основе фаз ZrBe13 и ZrBe2, микротвердость слоев 800 ч- 1650 кгс/мм2; в интервале т-р 600—800° С (время 2—10 ч) на начальной стадии формируется слой на основе столбчатого ZrBe2, затем слой на основе ZrBe13 и ZrBe2 (в виде игл, разъединенных прореагировавшим цирконием ) , наконец слой на основе полиэдрических зерен ZrBe13. Бериллизация поверхности титана при т-ре 800—900° С в течение 8 ч сопровождается формированием слоя толщиной до 50 мкм, микротвердость слоя 900—1100 кгс/мм2.
При бериллизации поверхности молибдена образуются низшие на первой стадии (т-ра 900° С) бериллиды МоВе2 с микротвердостью до 2500 кгс/мм2, затем промежуточные бериллиды МоВе12 (т-ра 1100° С) и при т-ре 1200° С — высшие бериллиды МоВе22; введение в шихту кремния способствует формированию слоев состава MoBeSi.
При Б. поверхности ниобия в интервале т-р 900—1300° С образуются слои на основе фаз NbBe2, NbBe5, NbBe85 и NbBe12 с соотношением толщин 1 : 2 : 5 : 36, микротвердость последних трех слоев соответственно 1600, 1430 и 1200 кгс/мм2. Бериллизация поверхности вольфрама при т-ре 1100° С сопровождается образованием слоев на основе фаз WBe2, WBe12 и WBe20, микротвердость слоев соответственно 2200, 1480 и 1080 кгс/мм2.
Бериллизация дает возможность значительно снижать привес (увеличение веса на единицу поверхности) образцов при окислении. При нагреве до т-ры 1100° С в течение 500 ч привес берил-лизованного сплава ЖС6К уменьшается в 8—10 раз, при нагреве до т-ры 1250° С за 40 ч — в 20 раз.
Привес бериллизованной меди при нагреве до т-ры 800° С в течение 15 ч уменьшается в 150 раз, тантала при нагреве до т-ры 1000° С за 14 ч — в 200 раз, титана при выдержке на воздухе при т-ре 900° С в течение 230 ч — в три — пять раз. Бериллизацию применяют в машино- и приборостроении, гл. обр. для обработки изделий из жаропрочных сплавов: теплозащитных экранов, деталей газотурбинных двигателей, тепловыделяющих элементов ядерных реакторов и т. п. См. также Диффузионные покрытия.
Статья на тему бериллизация