1.5.1 Распространение бериллия в природе

Бериллий – редкий элемент, среднее содержание его в земной коре   6·10^-4 % по массе. Бериллий – типичный литофильный элемент, характерный для кислых, субщелочных и щелочных магм. Известно около 40 минералов бериллия. Из них наибольшее практическое значение имеет берилл, перспективны и частично используются фенакит, гельвин, хризоберилл, бертрандит.

1.5.2 Физические свойства бериллия

Кристаллическая решетка бериллия гексагональная плотноупакованная. Бериллий легче алюминия, его плотность 1847.7 кг/м³(у Аl около 2700 кг/м³), t_пл= 1285 °С, t_кип= 2470 °С.

Бериллий обладает наиболее высокой из всех металлов теплоемкостью, 1.80 кДж/(кг·К) или 0.43 ккал/(кг·°С), высокой теплопроводностью, 178 Вт/(м·К) или 0.45 кал/(см·сек·°С) при 50 °С, низким электросопротивлением от 3.6 до 4.5 мкОм·см при 20 °С; коэффициент линейного расширения от 10.3 до 131 (от 25 до 100 °С). Эти свойства зависят от качества и структуры металла и заметно меняются с температурой. Модуль продольной упругости (модуль Юнга) 300 Гн/м²(3·10⁴ кгс/мм²). Механические свойства бериллия зависят от чистоты металла, величины зерна и текстуры, определяемой характером обработки. Предел прочности бериллия при растяжении от 200 до 550 Мн/м² (от 20 до 55 кгс/мм²), удлинение от 0.2 до 2 % . Обработка давлением приводит к определенной ориентации кристаллов бериллия, возникает анизотропия, становится возможным улучшение свойств. Предел прочности в направлении вытяжки доходит до 600 Мн/м² (600 кгс/мм²), предел текучести от 250 до 600 Мн/м² (от 25 до 60 кгс/мм²), а относительное удлинение до 8 %. Механические свойства в направлении, перпендикулярном вытяжке, почти не меняются. Бериллий – хрупкий металл; его ударная вязкость от 10 до 50 кДж/м²(от 0.1 до 0.5 кгс·м/см²). Температура перехода бериллия из хрупкого состояния в пластическое приблизительно 300 °С.

Благодаря самой высокой внутренней теплоте правления, этот металл обладает уникальными характеристиками, определяющими его востребованность в ведущих отраслях производства и науки. Вышеупомянутая редкость бериллия в природе делает этот элемент своеобразным дефицитом в мире современных металлических сплавов.

Относительно низкая температура плавления 1284 °С позволяет создавать бериллиевые слитки в условиях вакуума, однако чаще всего практикуется производство бериллия в порошкообразном состоянии. Литой бериллий отличает высокая хрупкость структуры, так что наибольший интерес этот металл представляет в деформированном виде. Термическая обработка под давлением позволяет на порядок повысить конструкционную прочность бериллия, который в конечном состоянии, благодаря высокой пластичности становится схожим по многим характеристикам с магнием и алюминием. В частности, бериллий на открытом воздухе также образуют оксидную плёнку, препятствующую коррозии. Этот металл без труда растворяется во многих кислотах и даже щелочах, за исключением концентрированной азотной кислоты.

Получают бериллий путём выделения из алюминиевых сплавов с помощью разнообразных технологий очистки, а также из минералов бериллов, на которые воздействуют концентрированной серной кислотой. Металлический бериллий производится путём обработки бериллиевых оксидов и сульфатов (Ве(ОН)2 или BeSO4). Технологические процессы производства бериллия достаточно сложны и требуют значительных энергозатрат, поэтому этот металл относится к дорогостоящим материалам.

Уникальное природное свойство бериллия — не вступать во взаимодействие с рентгеновским излучением определило активное использование этого металла в изготовлении рентгенотехнических приборов и оборудования.

Кроме того, сегодня бериллиевые сплавы применяются для изготовления нейтронных отражателей и замедлителей в ядерных реакторах. Оксид бериллия отличается предельно высокой теплопроводностью и огнеупорностью, которая также используется в производстве оборудования для ядерной энергетики.

Аэрокосмическая и авиационная промышленность — ещё две отрасли, в которых находят успешное применение прочности, антикоррозийности и огнеупорности бериллиевых сплавов. В металлургии бериллий используется в качестве легирующего элемента, увеличивающего антикоррозийную и конструкционную прочность стали.