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住在綠寶石里的金屬——鈹


有一種翠綠晶瑩、光耀奪目的寶石叫綠柱石。它過去是供貴族玩賞的寶物,今天成了勞動人民的珍品。


為什么我們也把綠柱石當做珍品呢?這倒不是由于它有一副漂亮誘人的外表,而是因為它那里面含有一種珍貴的稀有金屬——鈹。



的含意就是綠寶石。過了差不多三十年,人們用活潑的金屬鈣和鉀還原氧化鈹和氯化鈹,制得了純度不高的第一塊金屬鈹。又過了將近七十年,人們才對鈹進行小規模的加工生產。近三十年來,鈹的產量逐年激增。現在,鈹的隱性埋名時期已經過去,人們每年要生產好幾百噸的鈹。


看到這里,你可能會提出這樣的問題:為什么鈹的發現時間這么早,而在工業上的應用卻這樣晚呢?


關鍵在鈹的提純工作上,要從鈹礦石中把鈹提純出來很困難,而鈹又偏偏特別喜歡清潔,鈹中只要含有很少一點點雜質,就會使它的性能發生很大的變化,失去許多優良的品質。


現在的情況當然大有改觀了,我們已經能夠采用現代的科學方法生產出純度很高的金屬鈹。鈹的許多特性我們都了如指掌:比重比鋁輕三分之一;強度跟鋼差不多,傳熱本領是鋼的三倍,是金屬中良好的導體;透X射線的能力最強,有金屬玻璃之稱。


曾有這么多優異的性能,怪不得人們稱譽它是輕金屬中的鋼哩!


百折不撓的鈹青銅


起初,因為冶煉技術不過關,煉出來的鈹里含有雜質,脆性大,不好加工,加熱時又容易氧化,所以少量的鈹只是在特殊情況下使用,比如用X射線管的透光小窗、霓虹燈的零件等等。


后來,人們給鈹的應用開辟了一個廣闊而又重要的新領域——制造合金,特別是制造鈹銅合金——鈹青銅。



大家知道,銅比鋼鐵要軟得多,彈性和抵抗腐蝕的能力也不強。但是,銅中加進一些鈹后,銅的性能發生了驚人的變化。含鈹百分之一到三點五的鈹青銅,機械性能優良,硬度加強,彈性極好,抗蝕本領很高,而且還有很高的導電能力。用鈹青銅制成的彈簧,可以壓縮幾億次以上。


百折不撓的鈹青銅,最近又被用來制造深海探測器和海底電纜,這對海洋資源的開發具有重要的意義。


含鎳的鈹青銅還有一個可貴的特點——受到撞擊的時候不會產生火花。這個特點對炸藥廠很有用。你想,易燃易爆的材料怕得就是火,比如炸藥和雷管,一見火就會發生爆炸。而鐵制的錘子、鉆頭等工具在使用時都會冒出火花,這怎么得了。很明顯,用這種含鎳的鈹青銅來制造這些工具,是最合適的了,另外,含鎳的鈹青銅也不會被磁鐵所吸引,不受磁場磁化,所以又是制造防磁零件的好材料。


前面不是說過,鈹有金屬玻璃的外號嗎?近年來,比重小、強度高、彈性好的鈹,已經作為反射鏡用到高精度的電視傳真上,效果果然不錯,發送一張照片只需要幾分鐘。


給原子鍋爐建造“住房”


鈹雖然有很多用處,但在眾多元素中,它仍是一個默默無名的小人物,受不到人們的重視。但在本世紀五十年代時,鈹的命運卻大為好轉,一時成了科學家們的搶手貨。


這是為什么呢?


原來是這樣的:在無煤的鍋爐——原子反應堆里,為了從原子核里解放出大量的能量,需要用極大的力量去轟擊原子核,使原子核發生分裂,就像用炮彈去轟擊堅固的炸藥庫,使炸藥庫發生爆炸一樣。這個用來轟擊原子核的炮彈叫中子,而鈹正是一種效率很高的能夠提供大量中子炮彈的中子源。原子鍋爐中光有中子點火還不行,點火以后,還要使它真正著火燃燒起來。



中子轟擊原子核,原子核分裂,放出原子能,同時產生新的中子。新中子的速度極快,達到每秒幾萬公里。必須使這類快中子減慢速度,變成慢中子,才容易繼續去轟擊別的原子核而引起新的分裂,一變二、二變四……持續不斷地發展鏈式反應,使原子鍋爐里的原子燃料真正燃燒起來,正因為鈹對中子有很強的制動能力,所以它就成了原子反應堆里效能很高的減速劑。


這還不算,為了防止中子跑出反應堆,反應堆的周圍需要設置警戒線——中子反射體,用來勒令那些企圖越境的中子返回反應區。這樣,一方面可以防止看不見的射線傷害人體健康,保護工作人員的安全;另一方面又能減少中子逃跑的數量,節省彈藥,維持核裂變的順利進行。


鈹的氧化物比重小,硬度大,熔點高達攝氏二千四百五十度,而且能夠像鏡子反射光線那樣把中子反射回去,正是建造原子鍋爐住房的好材料。


現在,幾乎各種各樣的原子反應堆都要用鈹作中子反射體,特別在建造用于各種交通工具的小型原子鍋爐時更需要。建造一個大型的原子反應堆,往往需要動用兩噸多金屬鈹。


在航空工業中大顯身手


航空工業的發展要求飛機飛得更快、更高、更遠,重量輕、強度大的鈹當然也可以在這方面顯一下自己的本領。


有些鈹合金是制造飛機的方向舵、機翼箱和噴氣發動機金屬構件的好材料?,F代化戰斗機上的許多構件改用鈹制造后,由于重量減輕,裝配部分減少,使飛機的行動更加迅速靈活。有一種新設計的超音速戰斗機——鈹飛機,飛行速度可達每小時四千公里,相當于聲速的三倍多。在將來的原子飛機和短距離起落的飛機上,鈹和鈹的合金一定會得到更多的應用。


進入二十世紀六十年代以后,鈹在火箭、導彈、宇宙飛船等方面的用量也在急劇增加。


鈹是金屬中最好的良導體。現在有許多超音速飛機的制動裝置是用鈹來制造的,因為它有極好的吸熱、散熱的性能,剎車時產生的熱量很快就會散失。


當人造地球衛星和宇宙飛船高速穿越大氣層的時候,機體與空氣分子摩擦會產生高溫。鈹作為它們的防熱外套,能夠吸收大量的熱量并很快地激發出去,這樣就可防止溫度過度升高,保障飛行安全。



鈹還是高效率的火箭燃料。鈹在燃燒的過程中能釋放出巨大的能量。每公斤鈹完全燃燒放出的熱量高達15000千卡,是一種優質的火箭燃料。


醫治“職業病”的妙藥


人在工作、勞動一段時間后會感到疲勞,這是一種正常的生理現象。然而,許多金屬和合金也會疲勞,不同的是,人們歇一會兒之后疲勞就自動消失了,人們又可以繼續進行工作,但金屬和合金就不行了,它們疲勞過度后,用它們造成的東西就不能再用了。這多么可惜呀!


怎么來治療金屬和合金的這種職業病呢?


科學家已找到了醫治這種職業病靈丹妙藥,它就是鈹,如果在鋼中加入少量的鈹,把它制成小汽車用的彈簧,可以經受1400萬次沖擊,也不會出現疲勞的痕跡。

甜味金屬


金屬也會有甜味嗎?當然沒有,那為什么題目卻是甜味金屬呢?


原來,有些金屬的化合物是帶有甜味的,于是人們就把這種金屬叫做甜味金屬,鈹就是其中的一個。


但是千萬不要接觸鈹,因為它具有毒性。每一立方米的空氣中只要有一毫克鈹的粉塵,就會使人染上急性肺炎——鈹肺病。我國冶金戰線的廣大職工,向鈹毒發動進攻,終于使一立方米空氣中的鈹的含量降低到十萬分之一克以下,已經圓滿地解決了鈹中毒的防護問題。


跟鈹相比,鈹的化合物的毒性更大,鈹的化合物會在動物的組織和血漿中形成可溶性的膠狀物質,進而與血紅蛋白發生化學反應,生成一種新的物質,從而使組織器官發生各種病變,在肺和骨骼中的鈹,還可能引發癌癥。鈹的化合物雖然甜,卻是老虎的屁股,千萬摸不得。


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