住在綠寶石里的金屬——鈹
瀏覽次數(shù)： 342 發(fā)布時(shí)間：2017-06-29 15:40:22 發(fā)布人：editor
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(dòng)人民的珍品。
為什么我們也把綠柱石當(dāng)做珍品呢?這倒不是由于它有一副漂亮誘人的外表，而是因?yàn)樗抢锩婧幸环N珍貴的稀有金屬——鈹。
“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(duì)鈹進(jìn)行小規(guī)模的加工生產(chǎn)。近三十年來，鈹?shù)漠a(chǎn)量逐年激增。現(xiàn)在，鈹?shù)?ldquo;隱性埋名”時(shí)期已經(jīng)過去，人們每年要生產(chǎn)好幾百噸的鈹。
看到這里，有的小朋友可能會(huì)提出這樣的問題：為什么鈹?shù)陌l(fā)現(xiàn)時(shí)間這么早，而在工業(yè)上的應(yīng)用卻這樣晚呢?
關(guān)鍵在鈹?shù)奶峒児ぷ魃希獜拟數(shù)V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(diǎn)點(diǎn)雜質(zhì)，就會(huì)使它的性能發(fā)生很大的變化，失去許多優(yōu)良的品質(zhì)。
現(xiàn)在的情況當(dāng)然大有改觀了，我們已經(jīng)能夠采用現(xiàn)代的科學(xué)方法生產(chǎn)出純度很高的金屬鈹。鈹?shù)脑S多特性我們都“了如指掌”：比重比鋁輕三分之一;強(qiáng)度跟鋼差不多，傳熱本領(lǐng)是鋼的三倍，是金屬中良好的導(dǎo)體;透X射線的能力最強(qiáng)，有“金屬玻璃”之稱。
曾有這么多優(yōu)異的性能，怪不得人們稱譽(yù)它是“輕金屬中的鋼”哩!
百折不撓的鈹青銅
起初，因?yàn)橐睙捈夹g(shù)不過關(guān)，煉出來的鈹里含有雜質(zhì)，脆性大，不好加工，加熱時(shí)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?shù)膽?yīng)用開辟了一個(gè)廣闊而又重要的新領(lǐng)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(qiáng)。但是，銅中加進(jìn)一些鈹后，銅的性能發(fā)生了驚人的變化。含鈹百分之一到三點(diǎn)五的鈹青銅，機(jī)械性能優(yōu)良，硬度加強(qiáng)，彈性極好，抗蝕本領(lǐng)很高，而且還有很高的導(dǎo)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(duì)海洋資源的開發(fā)具有重要的意義。
含鎳的鈹青銅還有一個(gè)可貴的特點(diǎn)——受到撞擊的時(shí)候不會(huì)產(chǎn)生火花。這個(gè)特點(diǎn)對(duì)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(huì)發(fā)生爆炸。而鐵制的錘子、鉆頭等工具在使用時(shí)都會(huì)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(huì)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(hào)嗎?近年來，比重小、強(qiáng)度高、彈性好的鈹，已經(jīng)作為反射鏡用到高精度的電視傳真上，效果果然不錯(cuò)，發(fā)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(gè)默默無名的“小人物”，受不到人們的重視。但在本世紀(jì)五十年代時(shí)，鈹?shù)?ldquo;命運(yùn)”卻大為好轉(zhuǎn)，一時(shí)成了科學(xué)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(yīng)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(fā)生分裂，就像用炮彈去轟擊堅(jiān)固的炸藥庫，使炸藥庫發(fā)生爆炸一樣。這個(gè)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(diǎn)火”還不行，點(diǎn)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(shí)產(chǎn)生新的中子。新中子的速度極快，達(dá)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(xù)去轟擊別的原子核而引起新的分裂，一變二、二變四……持續(xù)不斷地發(fā)展“鏈?zhǔn)椒磻?yīng)”，使原子鍋爐里的原子燃料真正“燃燒”起來，正因?yàn)殁攲?duì)中子有很強(qiáng)的“制動(dòng)”能力，所以它就成了原子反應(yīng)堆里效能很高的減速劑。
這還不算，為了防止中子跑出反應(yīng)堆，反應(yīng)堆的周圍需要設(shè)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(yīng)區(qū)。這樣，一方面可以防止看不見的射線傷害人體健康，保護(hù)工作人員的安全;另一方面又能減少中子逃跑的數(shù)量，節(jié)省“彈藥”，維持核裂變的順利進(jìn)行。
鈹?shù)难趸锉戎匦。捕却螅埸c(diǎn)高達(dá)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(xiàn)在，幾乎各種各樣的原子反應(yīng)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(shí)更需要。建造一個(gè)大型的原子反應(yīng)堆，往往需要?jiǎng)佑枚嵍嘟饘兮敗?/div>
在航空工業(yè)中大顯身手
航空工業(yè)的發(fā)展要求飛機(jī)飛得更快、更高、更遠(yuǎn)，重量輕、強(qiáng)度大的鈹當(dāng)然也可以在這方面顯一下自己的本領(lǐng)。
有些鈹合金是制造飛機(jī)的方向舵、機(jī)翼箱和噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)金屬構(gòu)件的好材料。現(xiàn)代化戰(zhàn)斗機(jī)上的許多構(gòu)件改用鈹制造后，由于重量減輕，裝配部分減少，使飛機(jī)的行動(dòng)更加迅速靈活。有一種新設(shè)計(jì)的超音速戰(zhàn)斗機(jī)——鈹飛機(jī)，飛行速度可達(dá)每小時(shí)四千公里，相當(dāng)于聲速的三倍多。在將來的原子飛機(jī)和短距離起落的飛機(jī)上，鈹和鈹?shù)暮辖鹨欢〞?huì)得到更多的應(yīng)用。
進(jìn)入二十世紀(jì)六十年代以后，鈹在火箭、導(dǎo)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(dǎo)體。現(xiàn)在有許多超音速飛機(jī)的制動(dòng)裝置是用鈹來制造的，因?yàn)樗袠O好的吸熱、散熱的性能，“剎車”時(shí)產(chǎn)生的熱量很快就會(huì)散失。
當(dāng)人造地球衛(wèi)星和宇宙飛船高速穿越大氣層的時(shí)候，機(jī)體與空氣分子摩擦?xí)a(chǎn)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(fā)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(dá)15000千卡，是一種優(yōu)質(zhì)的火箭燃料。
醫(yī)治“職業(yè)病”的妙藥
人在工作、勞動(dòng)一段時(shí)間后會(huì)感到疲勞，這是一種正常的生理現(xiàn)象。然而，許多金屬和合金也會(huì)“疲勞”，不同的是，人們歇一會(huì)兒之后疲勞就自動(dòng)消失了，人們又可以繼續(xù)進(jìn)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(yè)病”呢?
科學(xué)家已找到了醫(yī)治這種“職業(yè)病”的“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(jīng)受1400萬次沖擊，也不會(huì)出現(xiàn)疲勞的痕跡。
甜味金屬
金屬也會(huì)有甜味嗎?
當(dāng)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同叫做“甜味金屬”，鈹就是其中的一個(gè)。
但是千萬不要接觸鈹，因?yàn)樗哂卸拘浴Ｃ恳涣⒎矫椎目諝庵兄灰幸缓量蒜數(shù)姆蹓m，就會(huì)使人染上急性肺炎——鈹肺病。我國冶金戰(zhàn)線的廣大職工，向鈹毒發(fā)動(dòng)進(jìn)攻，終于使一立方米空氣中的鈹?shù)暮拷档偷绞f分之一克以下，已經(jīng)圓滿地解決了鈹中毒的防護(hù)問題。
跟鈹相比，鈹?shù)幕衔锏亩拘愿螅數(shù)幕衔飼?huì)在動(dòng)物的組織和血漿中形成可溶性的膠狀物質(zhì)，進(jìn)而與血紅蛋白發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成一種新的物質(zhì)，從而使組織器官發(fā)生各種病變，在肺和骨骼中的鈹，還可能引發(fā)癌癥。鈹?shù)幕衔镫m然甜，卻是“老虎的屁股”，千萬摸不得。