究极绿宝石金属涂层住在绿宝石里的金属——铍

【究极绿宝石金属涂层】住在绿宝石里的金属——铍

      有一种翠绿晶莹、光耀夺目的宝石叫绿柱石。它过去是供贵族玩赏的宝物,今天成了劳动人民的珍品。
  
  为什么我们也把绿柱石当做珍品呢?这倒不是由于它有一副漂亮诱人的外表,而是因为它那里面含有一种珍贵的稀有金属——铍。
  
  “铍”的含意就是“绿宝石”。过了差不多三十年,人们用活泼的金属钙和钾还原氧化铍和氯化铍,制得了纯度不高的第一块金属铍。又过了将近七十年,人们才对铍进行小规模的加工生产。近三十年来,铍的产量逐年激增。现在,铍的“隐性埋名”时期已经过去,人们每年要生产好几百吨的铍。
  
  看到这里,有的小朋友可能会提出这样的问题:为什么铍的发现时间这么早,而在工业上的应用却这样晚呢?
  
  关键在铍的提纯工作上,要从铍矿石中把铍提纯出来很困难,而铍又偏偏特别喜欢“清洁”,铍中只要含有很少一点点杂质,就会使它的性能发生很大的变化,失去许多优良的品质。
  
  现在的情况当然大有改观了,我们已经能够采用现代的科学方法生产出纯度很高的金属铍。铍的许多特性我们都“了如指掌”:比重比铝轻三分之一;强度跟钢差不多,传热本领是钢的三倍,是金属中良好的导体;透X射线的能力最强,有“金属玻璃”之称。
  
  曾有这么多优异的性能,怪不得人们称誉它是“轻金属中的钢”哩!
  
  百折不挠的铍青铜
  
  起初,因为冶炼技术不过关,炼出来的铍里含有杂质,脆性大,不好加工,加热时又容易氧化,所以少量的铍只是在特殊情况下使用,比如用X射线管的透光小窗、霓虹灯的零件等等。
  
  后来,人们给铍的应用开辟了一个广阔而又重要的新领域——制造合金,特别是制造铍铜合金——铍青铜。
  
  大家知道,铜比钢铁要软得多,弹性和抵抗腐蚀的能力也不强。但是,铜中加进一些铍后,铜的性能发生了惊人的变化。含铍百分之一到三点五的铍青铜,机械性能优良,硬度加强,弹性极好,抗蚀本领很高,而且还有很高的导电能力。用铍青铜制成的弹簧,可以压缩几亿次以上。
  
  百折不挠的铍青铜,最近又被用来制造深海探测器和海底电缆,这对海洋资源的开发具有重要的意义。
  
  含镍的铍青铜还有一个可贵的特点——受到撞击的时候不会产生火花。这个特点对炸药厂很有用。你想,易燃易爆的材料怕得就是火,比如炸药和雷管,一见火就会发生爆炸。而铁制的锤子、钻头等工具在使用时都会冒出火花,这怎么得了。很明显,用这种含镍的铍青铜来制造这些工具,是最合适的了,另外,含镍的铍青铜也不会被磁铁所吸引,不受磁场磁化,所以又是制造防磁零件的好材料。
  
  前面不是说过,铍有“金属玻璃”的外号吗?近年来,比重小、强度高、弹性好的铍,已经作为反射镜用到高精度的电视传真上,效果果然不错,发送一张照片只需要几分钟。
  
  给原子锅炉建造“住房”
  
  铍虽然有很多用处,但在众多元素中,它仍是一个默默无名的“小人物”,受不到人们的重视。但在本世纪五十年代时,铍的“命运”却大为好转,一时成了科学家们的抢手货。
  
  这是为什么呢?
  
  原来是这样的:在无煤的锅炉——原子反应堆里,为了从原子核里解放出大量的能量,需要用极大的力量去轰击原子核,使原子核发生分裂,就像用炮弹去轰击坚固的炸药库,使炸药库发生爆炸一样。这个用来轰击原子核的“炮弹”叫中子,而铍正是一种效率很高的能够提供大量中子炮弹的“中子源”。原子锅炉中光有中子“点火”还不行,点火以后,还要使它真正“着火燃烧起来”。
  
  中子轰击原子核,原子核分裂,放出原子能,同时产生新的中子。新中子的速度极快,达到每秒几万公里。必须使这类快中子减慢速度,变成慢中子,才容易继续去轰击别的原子核而引起新的分裂,一变二、二变四……持续不断地发展“链式反应”,使原子锅炉里的原子燃料真正“燃烧”起来,正因为铍对中子有很强的“制动”能力,所以它就成了原子反应堆里效能很高的减速剂。
  
  这还不算,为了防止中子跑出反应堆,反应堆的周围需要设置“警戒线”——中子反射体,用来勒令那些企图“越境”的中子返回反应区。这样,一方面可以防止看不见的射线伤害人体健康,保护工作人员的安全;另一方面又能减少中子逃跑的数量,节省“弹药”,维持核裂变的顺利进行。
  
  铍的氧化物比重小,硬度大,熔点高达摄氏二千四百五十度,而且能够像镜子反射光线那样把中子反射回去,正是建造原子锅炉“住房”的好材料。
  
  现在,几乎各种各样的原子反应堆都要用铍作中子反射体,特别在建造用于各种交通工具的小型原子锅炉时更需要。建造一个大型的原子反应堆,往往需要动用二吨多金属铍。
  
  在航空工业中大显身手
  
  航空工业的发展要求飞机飞得更快、更高、更远,重量轻、强度大的铍当然也可以在这方面显一下自己的本领。
  
  有些铍合金是制造飞机的方向舵、机翼箱和喷气发动机金属构件的好材料。现代化战斗机上的许多构件改用铍制造后,由于重量减轻,装配部分减少,使飞机的行动更加迅速灵活。有一种新设计的超音速战斗机——铍飞机,飞行速度可达每小时四千公里,相当于声速的三倍多。在将来的原子飞机和短距离起落的飞机上,铍和铍的合金一定会得到更多的应用。
  
  进入二十世纪六十年代以后,铍在火箭、导弹、宇宙飞船等方面的用量也在急剧增加。
  
  铍是金属中最好的良导体。现在有许多超音速飞机的制动装置是用铍来制造的,因为它有极好的吸热、散热的性能,“刹车”时产生的热量很快就会散失。
  
  当人造地球卫星和宇宙飞船高速穿越大气层的时候,机体与空气分子摩擦会产生高温。铍作为它们的“防热外套”,能够吸收大量的热量并很快地激发出去,这样就可防止温度过度升高,保障飞行安全。
  
  铍还是高效率的火箭燃料。铍在燃烧的过程中能释放出巨大的能量。每公斤铍完全燃烧放出的热量高达15000千卡,是一种优质的火箭燃料。
  
  医治“职业病”的妙药
  
  人在工作、劳动一段时间后会感到疲劳,这是一种正常的生理现象。然而,许多金属和合金也会“疲劳”,不同的是,人们歇一会儿之后疲劳就自动消失了,人们又可以继续进行工作,但金属和合金就不行了,它们疲劳过度后,用它们造成的东西就不能再用了。
  
  这多么可惜呀!
  
  怎么来治疗金属和合金的这种“职业病”呢?
  
  科学家已找到了医治这种“职业病”的“灵丹妙药”,它就是铍,如果在钢中加入少量的铍,把它制成小汽车用的弹簧,可以经受1400万次冲击,也不会出现疲劳的痕迹。
  
  甜味金属
  
  金属也会有甜味吗?
  
  当然没有,那为什么题目却是“甜味金属”呢?
  
  原来,有些金属的化合物是带有甜味的,于是人们就把这种金同叫做“甜味金属”,铍就是其中的一个。
  
  但是千万不要接触铍,因为它具有毒性。每一立方米的空气中只要有一毫克铍的粉尘,就会使人染上急性肺炎——铍肺病。我国冶金战线的广大职工,向铍毒发动进攻,终于使一立方米空气中的铍的含量降低到十万分之一克以下,已经圆满地解决了
  
  铍中毒的防护问题。
  
  跟铍相比,铍的化合物的毒性更大,铍的化合物会在动物的组织和血浆中形成可溶性的胶状物质,进而与血红蛋白发生化学反应,生成一种新的物质,从而使组织器官发生各种病变,在肺和骨骼中的铍,还可能引发癌症。铍的化合物虽然甜,却是“老虎的屁股”,千万摸不得。

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