金属铍的应用进展

第33卷第9-10期中国材料进展Vol.33No.9-102014年10月MATERIALS CHINAOct,2014特约专栏金属铍的应用进展钟景明μ,许德美2,李春光2,王战宏?,李峰2,王莉,李志年2(1.国家钽铌特种金属材料工程技术研究中心,宁夏石嘴山7530000(2.西北稀有金属材料硏究院宁夏特种材料重点实验室,宁夏石嘴山7530000摘要:综述了近20年来金属Be在核能、惯性导航系统、红外光学系统、热学、结构件、高能物理学和商业等领域的最新应用进展,以及金属Be优异的性能在促进其应用领域技术进步和改进产品性能和质量中所起的重要作用。从金属Be的应用范围和效果,说明金属Be作为¨战略性、关键性”工程材料,对一个国家国防、航空航天和战略核能发展所起的关键支撑作用。并简要介绍了我国金属Be的应用现状,指出我国必须大幅度提高Be在惯性导航系统和红外光学系统的应用水平,以增强我国空间争夺和对抗能力。最后,总结了世界范围内金属Be的应用市场格局,预计未来金属Be市场仍以国防、航空航天和战略核能为主,且在民用工业中也将占据重要地位。关键词:金属Be;惯性导航系统;红外光学系统中图分类号:TG146.24文献标识码:A文章编号:1674-3962(2014)09-0568-08Progress in Application of Metallic berylliumZHONG Jingming.,XU Demei, LI Chunguang, WaNg ZhanhongLI Feng, WANG Li, LI Zhinian(1. China National Engineering Research Center for Tantalum and Niobium Special Metal Materials(2. Northwest Rare Metal Materials Research Institute, Ningxia Key laboratory for Rare Materials业30:mAbstract: This paper mainly reviews the up-to-date progress of metallic beryllium applications in nuclear reactors, inerial navigation system, optics, thermotics, structure parts, high-energy physics and typical commercial use in the recent20 years, as well as gives brief introduction that excellent performances of metallic beryllium play an important role in pro-moting technology development of its application field and improving product performance and quality. Based on the rangend effect of metallic beryllium application, the paper details that metallic beryllium as key strategic engineering materialhas given strong support to national defense, aerospace and strategic nuclear energy development. Moreover, the paperbriefly introduces status of metallic beryllium applications in China, and points out that China should greatly improve thelevel of beryllium application in inertial navigation system and the infrared optical system, so as to enhance China s spacefighting and confrontations ability. Finally, the paper summarizes pattern of metallic beryllium market. It can be expectedthat metallic beryllium market is still defense, aerospace and strategic nuclear, and metallic beryllium will consistentlyplay an important role in civil industry in futureKey words: metallic beryllium; inertial navigation system; infrared optical system前言光学系统和航空航天飞行器结构件上得到了持续而广泛的应用,这使金属Be成为一种引人瞩目的“战略性、关金属Be作为一种特殊的功能和结构材料,早期的键性”工程材料。应用集中在核领域和X射线领域,20世纪七八十年代国外,特别是美国十分重视金属Be的应用,金属开始转向国防和航天航空领域,在惯性导航系统、红外Be也为美国国防、航空航天和核能发展起到了关键的支撑作用。我国金属Be的应用水平与美国差距较大收稿日期:2014-06-01且在某种程度上影响田的抟术进步,特别是基金项目:国家自然科学基金项目(51474177)惯性导航系统中国煤化工简介了金属第一作者及通讯作者:钟景明,男,1963年4月生,教授,Be在核能、惯Email:zhongim@cnmnc.comCNMHG统、结构件Do:10.7502/j.issn.1674-3962.2014.09.05热学、高能物理学和商业等领域的最新应用进展,以及第9-10期钟景明等:金属铍的应用进展569金属Be优异的性能在促进其应用领域技术进步和改进等离子体内壁的Be瓦和蒸汽器,每1次的用量均超过产品性能和质量中所起的重要作用,结合应用实例说明3t3,图1所示是2006~2007年第4次等离子体内壁金属Be作为“战略性、关键性”工程材料,对国防、航更换Be板(4.4t)4。国际热核聚变试验反应堆项目空航天和战略核能发展所起的关键支撑作用,旨在引起( nternational Thermonuclear Experimental reactor,ITER)我国工业界的设计者和工程人员对金属Be应用的重视,是全球规模最大、影响最深远的未来战略核能源项目加快我国金属Be的应用步伐,为金属Be在国防、航空其等离子体的Be瓦预计需要13t金属Be5,这些Be航天和战略核能等应用领域发挥应有的积极作用做出瓦分别由美国S65C、中国CN-CO1、俄罗斯T℃贡献56FW热压Be材制作。2金属Be应用进展2.1金属Be在核能中的应用金属Be的核性质十分优异,具有所有金属中最大的热中子散射截面(6.lbam),且Be原子核质量小,能降低中子速度而不损失中子能量,是很好的中子反射材料和减速剂。Be中子在核中的结合能小(1.666MeV)在能量粒子(中子、质子、y射线)的轰击下,很容易释放出中子,可以用Be来做中子源、增殖剂。另外,Be密度低(1.842g/cm3),对于需要考虑体积/质量的图1“欧洲联合环”于20020071年第4次更换Be瓦的照片(1反应堆,Be是首选材料Fig. 1 Photo of beryllium bush of JET replaced 4 th time in 20062007Be的核应用始于二战期间,并在20世纪50年代末期得到了较大的发展,特别是在小型核动力反应堆中。美国国家点火装置( National Ignition Facility,NF)1956年,美国原子能委员会就与布拉什威尔曼工程材是世界上最大的、输出功率最强的激光核聚变装置,装料(现 Meterion公司)和卡韦基( Kawecki Chemical Cω.)置的核心部件是包含放射性氢同位素氘和氚的燃烧球两家公司签约5年期合同,要求每家每年生产约45t由于Be具有高强度、高导热的优点,比其它材料更能金属Be。最近美国核动力木星卫星探测器( Jupiter Icy承受氘氚扰动,包裏聚变反应氘原子和氚原子的燃烧球Moons orbiter,JIMo)的核反应堆使用了Be组件,Be最终选择由Be制作。该Be制燃烧球设计和制作由洛斯组件设计由洛斯阿拉莫斯国家实验室(LANL)完成。阿拉莫斯国家实验室完成预计金属Be还会用在美国计划建造的月球核反应Be制作的中子源有Be-Sb、Be-Am、Be-Po等,堆上。其中Be-$b中子源应用最为广泛。Be还经常用于在核我国有关设计与研制机构成功开发了用于中子照射物理学研究中产生中子的靶材。我国Be-$b中子源的分析检测用微型反应堆,所用的反射体包括一个内径生产已实现国产化,1997年西北稀有金属材料研究院d20mm、外径φ420mm、高240mm的短圆筒和上下自主研发的Be-Sb芯块产品,达到了国际先进水平端盖等,共60个Be部件。我国首座大功率高通量试验稳定供应我国核电站二次中子源点火控制装置。反应堆,用Be做反射层,共使用230套精密Be组2.2金属Be在惯性导航系统中的应用件。这些Be组件系由西北稀有金属材料研究院提供。Be的微屈服强度很高,这一特性保证了惯性导航托克马克聚变反应堆( Tokamak fusion reactor,器件所要求的尺寸稳定性,还没有任何一种其它材料能TFR),俗称“人造太阳”,是未来战略能源发展的目标达到Be导航时达到的精度。另外,铍密度低、刚度高之一。Be除了具有优异的核性质以外,Be原子序数低,适合于惯性导航仪表向小型化和高稳定性发展的要求对等离子体不造成明显的污染,对O的亲合力和吸气作解决了通常用硬A制作惯性器件时存在转子卡死用提高了等离子体的纯度,而且Be也没有明显的化学行稳定性差、寿命短等问题2.-9。溅射作用,其蚀损寿命也可接受。因此,大多数TFR20世纪60代,善和首茶联定和了惯性导航器选择了Be作为约束等离子体的内壁材料。从1988年件用材从硬Al中国煤化工了至少一个起,Be替代氟氯化碳(CFC)用于“欧洲联合环”聚变反数量级,并实CNMHG要求。惯性应堆( Joint European Torus reactor,JT),主要用做面对器件平均故障时间间隔也大幅度提高,美国Be制液浮570中国材料进展第33卷陀螺仪G8的平均故障时间间隔达到了28000h8。从在美国国家导弹防御系统( National Missile Defe那以后,Be在精密导航仪表和惯性平台中得到了广泛NM)中,金属Be除了做惯性器件,还被用于很多领的应用,特别是在路基和海基战略导弹、核潜艇和军用域,如地基雷达的电子系统和导弹部件等。路基拦截器飞机等导航系统的应用上具有不可替代的地位。美国大( Groud- Based Interceptor,GBI系统所要求的高敏捷性也力神( Titan)、民兵( Minuteman)、和平卫士( Peacekeep要求使用Be或Be-A合金。外大气层猎杀装置( Expater)路基战略导弹,北极星( Polaris)、海神( Poseidon)、 mospheric Kill Vehicle,EKⅤ)也用Be制作遮光罩和光学三叉戟( Trident)海基战略导弹,F-15,F-22战斗机系统等等的陀螺组件和惯性平台均由Be制作。Be制惯性陀螺仪不仅能测量经纬度、高程以实现1978年洛克韦尔公司完成静电陀螺导航仪工程导航,还可以精确测量重力,也用于重力测量卫星(ESGN)样机(军用型号 AN/WSN-3),采用d10mm实上0。美国的重力探测卫星B( Gravity Probe B Satellite心Be转子。该静电陀螺监控器自1979年陆续装备了美使用了4个Be制参考球,用来精确测量重力异常国三叉戟弹道导弹核潜艇和拉菲特级( La Fayette Class)该卫星是用来证明爱因斯坦的广义相对论。核潜艇,1985年开始装备攻击型核潜艇和水面潜艇。B20世纪90年代初,我国已成功研制全Be结构的静52战略轰炸机和F-111隐形战斗轰炸机装备SPN压液浮陀螺仪,见图3a,图3b是其部分Be零件,该陀GEANS惯性导航系统(军用型号 ANzASN-136系统)螺仪的主要性能指标接近或达到国际上同类先进陀螺仪后,使轰炸机投弹圆概率误差和导弹系统的初始对准误的水平。我国静压气浮陀螺仪、静电陀螺仪和激光陀螺差大大减小。该惯性系统是霍尼韦尔( Honeywell)公司中也不同程度地应用了Be材,国产陀螺仪的导航精度用d38mm空心Be转子制作,每个d38mm空心Be转大幅度提升。。但在惯性导航系统中,Be的应用并没子重10g。20世纪80年代,该系统改进成为精密惯性有获得推广,可以说几乎没有得到应用。目前我国惯性测量系统 GEO/SPIN,广泛用于海、陆、空大地器件仍普遍使用硬Al。在惯性导航系统中,Be的应用测量0推广问题已经存在20~30年了,应用水平与国外差距20世纪90年代中期,美国开始了路基战略导弹民越拉越大,成为我国惯性导航技术落后于美国和前苏联兵Ⅲ( MinutemanⅢ)和海基战略导弹三叉戟Ⅱ( Trident的重要原因之一。因此,我国要想获得惯性仪器高精m)改进项目,Be制惯导系统是项目改进的重点之度,满足缩小体积,减轻重量,适应航天高精度惯导系更新后的制导装置使民兵Ⅲ导弹精度提高,达到和平卫统的要求,关键措施之一是使用Be材,实现惯性导航士战略导弹的精度。图2所示是和平卫士导弹用系统用材从硬A向Be的转变。Be材在惯性导航系统先进惯性参考球( Advanced Inertial Reference Sphere,中应用的扩大,必将推动我国惯性导航技术的大幅度提AIRS),打开后展示出一个陀螺仪和加速度计,该球约升,对我国航天事业发展起到关键的促进作用耗用了9kg金属Be-1。图2和平卫士导弹用Be制先进惯性参考球照片63国产全中国煤化工B零件(b)照片sphere used in peacekeeper, AIRS opened toCNMHGshow a gyroscope and accelerometergyroscope(a)and a part of beryllium elements(b).第9-10期钟景明等:金属铍的应用进展5712.3金属Be在光学系统的应用F-15E等飞机上装备的称之为“ Lantirn”(用于夜间作战抛光后的金属Be对红外线(10.6μm)的反射率高的低空导航和捕获与跟踪目标的综合系统)的红外光学达99%,特别适合于做光学镜体。对于在动态(振荡系统中使用了Be,据说借助于该系统,战斗机能在漆或旋转)系统中工作的镜体,要求材料具有很高的变形黑的夜间躲过敌人的雷达,并以800km/h的速度能力,Be的刚性很好地满足了这一要求,成为首选材飞行5。料。玻璃光学转镜的最高转速为10×10-rpm,Be转镜在俄罗斯,预报地球同步轨道导弹预警卫星的一个的转速可达到35×10-rpm以上,Be制扫描镜的振荡内置大型望远镜筒中,载有重约600kg、由多个Be镜频率可以在1kHz以上。另外,在几种常用的镜体材组成的光学成套设备。该卫星用于导弹发射监测,每7料(RBsi, Zerodur,ULE, Fused silica)中,Be成形性min对地球表面扫描一次,4星组网模式可以形成横贯和机加工性最好,易制成大尺寸镜体。近年来,随着镜美国东海岸至中国东部的导弹发射监测21体尺寸要求越来越大,Be在精密光学系统中的应用明显增加。Be的光学应用主要分军用和民用两方面。在军事领域,Be最初的应用是夜视系统和红外照相机,后来N在定位、预警、侦察、通讯卫星的红外光学系统、无人驾驶飞行器的光学系统、核爆探测器、战斗机战略光学系统和坦克射击系统得到了普遍应用。在这些应用领域,Be往往是唯一能够满足性能要求的材料。Be的光学军用市场较大,仅1990年,美国 Materion公司,就图5OH-58D侦察直升机桅杆瞄准器Be制光具座照片201完成了用于改善“西德豹”坦克性能的650个Be镜毛坯g the mast的制作,同时接受了美国M1A2坦克用250块和韩国的ng device on the OH-58DK-1主战坦克控制系统用280块Be镜毛坯的订货9helicopter[ 20)图4为坦克设计系统用Be镜坯。Be也被用于F-15,F在民用领域,Be扫描镜、摆镜和转镜在资源和气-16,F-22,F-35和联合打击战斗机( Joint Strike象卫星中有着广阔的市场,在红外天文望远镜中的应用Fighter,JsF)等战机上瞄准舱的光学部件21。也非常普遍,这个市场也很大,如美国地球观测卫星( Earth observation satellite,EOS)使用了Be扫描镜,国家海洋和大气局先进超高分辨率辐射计( Advanced VeryHigh Resolution Radiometer, AVHRR)使用的扫描镜和镜体基座均用金属Be制作。最近,美国航空航天局(NASA)制造的詹姆斯韦伯太空望远镜( James Webb Space Telescope' s Mirror,JwST),它是替代哈勃( Hubble)的新一代太空望远镜。在主镜材料竞选过程中,Be优异的物理、机械、抛光工艺性能,特别是Be可以在低于30K的温度下工作,图4坦克射击系统使用的Be镜的照片使它击败了众多优选材料(与Be有竞争力的主要是Fig, 4 Photo of beryllium mirror blank used in shootingULE、 erodur),成为詹姆斯韦伯太空望远镜的主镜材stem of the tank 19I料。詹姆斯韦伯太空望远镜共使用了18块对角直径达图5是美国陆军OH-58D侦察直升机桅杆瞄准器1.52m的六边形Be镜,图6是NASA测试6块Be镜单Be制光具座,激光、电视和红外传感器都安裝在这个元的低温性能的照片。詹姆斯韦伯太空望远镜的红外照光具座上。该光具座每个质量仅2.7kg,但刚性的Be相机光具座也由Be制作23。另外,詹姆斯韦伯太空框架有效消除了飞机马达运行时产生的振动,保持了精望远镜虽然比哈勃大,但因使用Be镜,质量只有6.2t,密定位,保证了传感器很好的成像,确保了目标探测和约是哈勃的选择系统的工作可靠性。直升机靠这个光学电子系统,ULE,质量为1中国煤化工材料是即使在黑暗的低空飞行也能发现目标。美国和台湾军队我国Be镜CNMH卫星和神舟所购OH-58D型直升机中,总共用Be1260kg-。在号飞船上,截止2004年,西北稀有金属材料研究院共572中国材料进展第33卷形。但Be昂贵,在地面上单纯作结构件不占优势,主要的优势在航空航天领域。表1是1995年美国对几种结构材料制作某一太空零件时的轨道成本(发射成本+零件成本)的比较2),从中可以看出,虽然Be的零件成本较高,但Be零件轻,发射成本低,最终用Be制作的太空零件轨道成本比其它材料低得多。因此,且不说Be优异的物理性能,单使用Be作为结构部件所带来的益处也是巨大的。另外,大多数空间结构件工作时都处图6NASA测试太空望远镜6块Be镜单元的低温性能的现场照片于压应力状态,对材料刚度要求高,Be的高刚度恰好满足这一要求。Fig. 6 Photo of cryogenic properties testing in scerNASA for six beryllium mirror used in the表1几种材料制作某一太空零件的轨道成本比较Webb Space Telescope 23)Table 1 Comparison on orbit cost of different candidate计给风云卫星提供了6块Be扫描反射镜,为资源卫星Cost element6061 T6Al Ti6A14304ST和“神州”号飞船的研制提供了Be双面扫描镜7块和Be扫描反射镜8块,还研制了20余套高速摄像机用平行Weight of part/1b80.5511.4平面Be转镜和三棱Be转镜供客户使用2。2004年以后,西北稀有金属材料研究院又为有关设计与研制机构提供了多块Be制扫描镜、摆镜和转镜。图7是西北稀Total on orbit cost/$809000807500144500784500有金属材料研究院为ZY-1卫星制作的Be双面扫描镜。1960年以来,美国在多种飞行器中使用了Be制部件以获得减重效果,在军用飞机上应用Be做结构件更重要的是利用Be的刚性满足提高飞行速度的要求。包括水星和双子星飞船的热屏蔽板,战术通信卫星的构架和蒙皮,战略洲际导弹助推器和有效载荷之间转接壳体,轨道地球物理观察卫星所用的太阳能电池板的基座和基板,航天轨道飞行器驾驶舱挡风板的构架,处置容器的脐门,军用飞机上的方向舵、侧翼前缘、仪器支承件和阀门等2。海神号海基发射战略导弹的弹头圆锥形顶端部分转接壳体,总计耗用金属Be约181t(5年耗用总量)。美国新近的卡西尼土星探测器( Cassini orbit图7西北稀有金属材料研究院生产的ZY-1卫星Beer)和火星漫游者( Mars rovers)两个太空项目中为了减双面扫描镜的照片轻重量,也大量使用金属Be部件。Fig 7 Photo of beryllium double-sided scaning mirror在美国,Be作为航空航天结构件得到了普遍应用,used in ZY-l satellite and produced by North但我国长期以来认为Be零件价格昂贵,没有考虑到用west Rare Metal Materials Research InstituteBe制作零件可大幅度降低发射成本,更没有考虑到零但与国外相比,我国Be镜在红外光学系统的应用件减重后,可提高飞行器的有效载荷、航程半径、飞行较少,且集中在民用领域,在军事领域尚未获得应用,速度、飞行寿命,以及增加射程等等好处。因此,我国特别是在预警、定位、侦察、通讯卫星,飞机瞄准舱和没有单纯将Be用做结构材料。坦克射击系统中没有获得应用,这非常不利于空间竞争2.5金属Be在热学领域的应用力的提高。因此,我国必须迅速加快Be在精密光学系Be的比热为1.926kJ/kg·K(20℃),是所有金属统的应用步伐,以大力增强我国空间争夺和对抗能力。中比热最大的,热导率为216W/m·K(25℃),与质2.4金属Be作为飞行器结构材料的应用量相同的其它拉悬烹,惋点(1285℃)Be密度低,弹性模量高(303GPa),能使构件的质也是比较高的中国煤化工获得了大量量/体积比达到最优化,并保证结构件自然频率高,避应用。CNMHG免共振2,同时Be刚度高,零件可以做得很薄而不变Be的热学应用主要分为两类:一类是利用Be吸热第9-10期钟景明等:金属铍的应用进展573性好这一特点,将Be作为轻质、高效的吸热材料,主医疗射线摄影装置作为Ⅹ射线窗口材料具有垄断性,目要包括吸热器、热屏蔽零件、散热器、开关部件、火箭前还没有那一种材料能够替代Be,如骨Ⅹ射线照相术发动机喷嘴和控制推进器、电子“黑盒”,以及宇宙飞计算机层析Ⅹ射线扫描器(CT),乳房Ⅹ射线照相术船的吸热外盖板等。第2类不但要求热性能,也要能在超声诊断监视仪等。另一个是在工业分析设备上,如电高温下承受一定的载荷,这类应用引岀了热学品级的子显微镜、工业Ⅹ射线探伤仪、Ⅹ光衍射、X射线荧光Be材SR-200。目前,交叠轧制的SR-200热学级Be分析,行李的X射线检查仪、原位分析、计数管等。薄板经常在军用电子和航空电子系统作为复动冷源及结Be最新的商业应用是高级扬声器的音响放大器构支柱使用2-26。这源于在综合音质评价上,Be比钻石和碳质纤维还要我国金属Be在热学方面尚未获得应用,存在的问优良。音响扬声器的振动膜由Ti振膜改成Be振膜后题与Be作为结构件使用时相同高频上限由原来的23kHz延伸至40kHz,频率响应也2.6金属Be在高能物理学领域的应用更平滑,这是音箱质的提升。很多大型音响公司,如雅Be具有低密度、高强度、热容量大和导热性好、马哈( Yamaha)、先锋( Pioneer)等,早在20世纪70年无磁性、以及耐蚀性,使Be成为制作同步加速器束流代就开始使用Be制作扬声器振膜,但由于Be振膜制作管/窗口材料的最佳选择。目前,世界各国著名的高复杂,很少真正投放市场。直到2003年,法国劲浪能物理学研究实验室,加速器上的束流管/窗口几乎全( JMLAB)与Be材料供应厂商一起合作,才掌握了Be振部使用Be和Be-A合金,如德国电子同步加速器(Deut-膜生产工艺。现在,Be振膜已应用于各大音响公司旗sches Elektronen Synchrotron,DESY),欧洲核子研究中舰产品中,可以预计Be振动膜是一个正在不断扩大的L( European Organization for Nuclear Re)大市场。型强子对撞机( Large Hadron Collider,LHC),美国能源航空用优质AI合金铸件,常加入少量的Be,用以部布鲁克海文国家重点实验室( Brookhaven national labo-提高铸件的表面光洁度、强度、塑性和成品率。Mg合try)相对论重离子对撞机( Relativity Heavy lon Colli-金中添加0.001%的Be,其着火温度提高200℃-m2-yder,RHC)等在T合金中,Be是最有效的晶粒细化剂,加入0.05%北京正负电子对撞机中升级时使用了由西北稀有金(质量分数)的Be,就能将Ti铸件的晶粒度从几百微米属材料研究院研制的细长薄壁Be管,该管壁厚细化到几十微米x0.6mm、长300mm,见图8,实现了我国Be材在高能我国Be的商业应用主要集中在X射线窗口上,近物理学应用领域的突破几年,西北稀有金属材料硏究院开始硏制Be振动音膜产品,目前正在努力推向市场。3金属Be的应用市场格局美国是最大的Be市场,主要是由于军事需求对Be工业的刺激。Be作为特殊的功能和结构材料,广泛用于国防部的武器系统、能源部的战略核设施以及几种关键的民用设施,并为美国航空航天技术发展起到了关键的支撑作用23。1991年美国用于国防和航空航天领图8西北稀有金属材料研究院生产的用于北京正负电子对域的Be为57t2,冷战结束后的十几年里,金属Be的撞机中谱仪的薄壁Be管照片用量大幅减少,一直维持在每年10~20t之间。近几年Fig.8 Photo of thin-wall beryl有所回升,2010年约45t,接近冷战前的水平,2011ter Ill in Beijing Electron-Positron Collider and producer年约331(由表观消费量计算)32)。美国 Materion公司是by Northwest Rare Metal Materials Research Institute[71世界上最大的Be综合制造厂商,在世界Be市场上处于2.7金属Be的商业用途垄断地位,该公司是ER项目Be瓦的主要供货商Be对X射线几乎是完全透过的,且Be制窗口不易在前苏联量R都田干军事领域,用损坏,故在X射线窗口/管等得到了广泛的应用,这是量与美国相当中国煤化工01年俄罗斯Be最早、也是最重要的应用市场之一。其中主要有两JSC.TVEL公司CNMHG了前苏联唯个市场,一是在医学成像诊断设备中,Be在高分辨率的金属Be生产厂家乌尔巴冶金厂( Ulba metallurgical574中国材料进展第33卷Plant,UMP)约34%的股份,乌尔巴冶金厂目前位于哈外光学系统,特别是卫星、战机、坦克的红外光学系统萨克斯坦,估计俄罗斯目前Be的应用水平仅略次于美中应着力推广Be的应用,以增强我国空间竞争和对抗国2。俄罗斯是IER项目Be瓦的供货商之一。能力。进而带动整个Be产业的技术进步,建立健全的中国具有金属Be的生产能力,但用量少,且应用Be产业创新体系,切实增强我国战略金属Be材料的自主要集中在核能、Be镜和Ⅹ射线窗口上。西北稀有金主保障供给能力。用大约10~15年的时间使我国Be的属材料研究院是我国唯一的Be材生产和研制基地,其应用水平进入世界先进行列。产品主要满足中国市场的需求,该院也是ⅣER项目B另外,我国急需提高科技和工业各界的设计者对金瓦的供货商之一属Be的认识和接受程度。目前我国在设计和工程应用英、法、德等西欧国家和日本不具备Be的生产能中往往没有考虑,或者不了解Be优异的综合性能可使力,但这些国家是金属Be主要的消费国。除了直接进构件性能大幅度提高收获更多利益,而过多的考虑了口Be零件以外,这些国家金属Be加工能力均很强,主Be的价格。有的则认为Be有毒,恐Be不敢用Be。实要进口Be的半成品进行二次加工满足其Be市场的需际上在很多应用领域,综合考虑后Be成本是最低的求,这些Be原料大多数来自于美国。英国公司是首先而Be的毒性仅存在于制备过程的粉、尘、烟、雾状态,把Be材用于军事用途特别是光学应用的机构之一,其最终使用的Be零件是无毒的。这种对Be的错误认识或中英国 Avimo公司生产的Be镜在一些市场中占有强势者误解必须加以改变,提高认识和消除误解实现Be材地位,主要用于军事车辆观测系统、热图仪和前视红外的推广应用,才能使Be释放出巨大的潜力和发挥其独系统等。与美国相比,西欧和日本的军工部门消费的特的作用。Be要少得多,3参考文献 References值得注意的是,关于金属Be这种材料的应用数据,除美国的“部分”信息以外,其它国家的数据无从获得。[11 Tomberlin T A. Beryllium-A Unique Material in Nuclear Applica近十几年来,随着美国工业界的设计和工程人员对tions, Ineel/Con-04-01869[R]. Idaho Falls, Idaho: Idaho Na-Be的了解程度的提高,以及部件对性能要求的提高,tional Engineering and Environmental Laboratory, 2004[2] Nie Dajun(聂大钧), Fu Xiaoxu(付晓旭), Xia Hongxian(夏美国金属Be的商业应用一直持续增长,可以预计,未洪先),eal.铍及铍合金[CJ// Huang boyun(黄伯云),Li来Be在民用领域同样占有重要的地位。但短期内金属Chenggong(李成功), Shi likai(石力开),etal. China materiBe的主要应用市场仍将是国防、航空航天和战略核能als Engineering Canon,wo.5(中国工程材料大典,第五卷)等领域。未来Be市场可能不会有大幅度扩展从而促使新的综合生产厂家出现,因此,短期内美国 Materion公[3] Patel B, Parsons w. Operational Beryllium Handling Exper司支配世界Be工业的地位不会改变,美国仍将是Be应at JETLJ]. Fusion Engineering and Design, 2003, 69(1)用水平最高的国家。[4 Collingwood M. Beryllium[ J. Metal Bulletin Monthly, 20074结语(6):42-43[5 Raffraya A R, Federicia G, Barabasha V, et aL. Beryllium金属Be的应用水平在某种程度上反映出一个国家Application in ITER Plasma Facing Components[J]. Fusion综合实力和国防军工技术水平的高低,金属Be对一个Engineering and Design, 1997, 37(2): 261-286国家发展航空航天事业、增强空间竞争力能起到关键的6] Alexander D J, Cooley J C, Cameron B J,eal. Progress in the支撑作用。在战略核能源、高新技术领域与重大科学工Production of materials and fablof NIF Beryllium-Copper程建设中,金属Be同样占有重要地位Ignition Capsules at Los Alamos National Laboratory[ J]. Fusion我国金属Be的应用水平与国际先进水平差距较大Science and Technology, 2006, 49(4): 796-801特别是美国已在常规武器系统中大量使用了金属Be,7] Zhong jingming(钟景明), Xu Demei(许德美), Li Feng(李而我国金属Be的应用还仅限于战略武器中,同样的问峰),eal.铍及铍合金技术进展[C]// Chinese Academy ofng(中国工程院). The Power Metallurgy Science and题也存在于航空航天领域,金属Be的应用现状影响着Technology Forum(粉末冶金科学与技术发展前沿论坛)我国武器装备的先进性和空天技术水平的提高。因此我国需要大幅度提高Be的应用水平,重点在两个应用81sms(领域,一是惯性导航系统,以实现我国惯性导航系统向TH中国煤化工材料-铍[J]CNMHG高精度、长寿命、高可靠、小型化发展的要求,二是红9] Ma Jinchen(马晋辰).加快Be材应用步伐[J]. Aerospace第9-10期钟景明等:金属铍的应用进展575Technology(航天工艺),1997(4):46-4739-41[10] Gao Zhongyu(#al i), Electrostatic Gyroscope Technology(M [22] Parsonage T. JWST Beryllium Telescope: Material and Substrate电陀螺仪技术)[M]. Beijing: Tsinghua University Press,Fabrication[C]//Atad-Ettedgui E, Dierickx P. 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