ОАО «Композит», Королев, Россия:

И. А. Гвоздков, ведущий инженер Института бериллия, эл. почта: gvozdick@inbox.ru
Б. А. Беликов, заместитель директора Института бериллия
В. С. Сизенев, директор Института бериллия

Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», Москва, Россия:
П. Ю. Брянцев, доцент, эл. почта: p_bryant@rambler.ru

Рассмотрены требования к материалам для оптико-электронных приборов космического базирования. Показана перспективность использования сплавов системы бериллий – кремний для разработки терморазмеростабильного литейного сплава — сплав, близкий по составу к эвтектической точке, обеспечит термосогласованность деталей и узлов оптико-электронных приборов. Получены экспериментальные отливки двойных сплавов, выполненные литьем по выплавляемым моделям, с содержанием бериллия от 34 до 44 % (мас.). Исследована микроструктура методами оптической и электронной микроскопии, определены твердость при комнатной температуре и коэффициент термического расширения в интервале температур от 20 до 500 ^оС. В микроструктуре сплава эвтектического состава обнаружены первичные дендриты бериллия. Эвтектическая фаза имеет как столбчатый, так и пластинчатый вид. Первичные дендриты окружены чистым кремнием, который образуется в результате формирования вырожденной эвтектики. В структуре сплавов обнаружены поры, распределение которых имеет рассеянный характер, а сами поры преимущественно сферической формы, что говорит о газоусадочном характере происхождения пористости. Наличие в структуре заэвтектического сплава первичных кристаллов кремния приводит к охрупчиванию. Измеренная твердость сплавов равна от 450 до 550 HV, что характеризует сплавы как труднообрабатываемые. Коэффициент термического расширения опытных сплавов снижен до 50 % в интервале температур 20–500 ^оС по сравнению с техническим спеченным бериллием, при этом отмечена слабая  зависимость коэффициента термического расширения (КТР) от температуры: значение КТР сплавов увеличивается всего на 12 % в диапазоне температур 100–500 оС, в то время как КТР бериллия изменяется на 48 %. Пониженный КТР сплава обеспечивает термосогласованность с оптическими стеклами, применяемыми в конструкциях оптико-электронных приборов.

1. Campbell F. C. Manufacturing technology for aerospace structural materials. — Oxford : Elsevier, 2006. — 600 p.
2. Солнцев Ю. П., Пряхин Е. И., Пирайнен В. Ю. Специальные материалы в машиностроении. — СПб. : Химиздат, 2004. — 640 с.
3. Schuster G., Pokross C. High-performance Be – Al casting alloys // Light metals. — San Francisco,California : TMS, 2013. P. 259–264.
4. Okamoto H. Be – Si (Beryllium-Silicon) // Journal of Phase Equilibria and Diffusion. 2009. Vol. 30, No. 1. P. 115.
5. Гвоздков И. А. Выбор системы легирования литейных бериллиевых сплавов // Сборник материалов «ФНМ-2014». — М. : ИМЕТ РАН, 2012. — 476 с.
6. Walsh K. A. Beryllium chemistry and processing. — Materials Park : ASM International, 2009. — 575 p.
7. Папиров И. И. Структура и свойства сплавов бериллия : справочник. — М. : Энергоиздат, 1981. — 322 с.
8. Колачев Б. А., Елагин В. И., Ливанов В. А. Металловедение и термическая обработка металлов и сплавов : уч. для вузов — 3-е изд. — М. : МИСИС, 1999. — 614 с.
9. Каськов В. С. Бериллий — конструкционный материал для многоразовой космической системы // Авиационные материалы и технологии. 2013. № S1. С. 19–29.
10. Zhu Pan, Yong Du, Baiyun Huang, Honghui Xu, Yong Liu, Hailin Chen, Wei Xiong. Experimental study of the Be – Si phase diagram // Journal of Material Sciеnce. 2006. No. 41. P. 2525–2528.
11. Zhu Pan, Yong Du, Baiyun Huang. Experimental investigation and thermodynamic calculation in the Al–Be–Si ternary system // Zeitschrift für Metallkunde. 2005. Vol. 96, No. 11. P. 1301–1307.
12. ГОСТ 2169–69. Кремний технический. Технические условия. — Введ. 1970–07–01.
13. Кан Р. У., Хаазен П. Физическое металловедение. Т. 2. Фазовые превращения в металлах и сплавах и сплавы с особыми физическими свойствами. — М. : Металлургия, 1987. — 624 с.