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。
“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(guī)模的加工生產(chǎn)。近三十年來,鈹?shù)漠a(chǎn)量逐年激增?,F(xiàn)在,鈹?shù)?/span>“隱性埋名”時期已經(jīng)過去,人們每年要生產(chǎn)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?shù)陌l(fā)現(xiàn)時間這么早,而在工業(yè)上的應用卻這樣晚呢?
關鍵在鈹?shù)奶峒児ぷ魃?,要從鈹?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點雜質,就會使它的性能發(fā)生很大的變化,失去許多優(yōu)良的品質。
現(xiàn)在的情況當然大有改觀了,我們已經(jīng)能夠采用現(xiàn)代的科學方法生產(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(yōu)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?shù)膽瞄_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(fā)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(yōu)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(fā)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(chǎn)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(fā)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(jīng)作為反射鏡用到高精度的電視傳真上,效果果然不錯,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?shù)?/span>“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(fā)生分裂,就像用炮彈去轟擊堅固的炸藥庫,使炸藥庫發(fā)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(chǎn)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(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(qū)。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(shù)量,節(jié)省“彈藥”,維持核裂變的順利進行。
鈹?shù)难趸锉戎匦?,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(xiàn)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(yè)中大顯身手
航空工業(yè)的發(fā)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(fā)動機金屬構件的好材料?,F(xiàn)代化戰(zhàn)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(zhàn)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?shù)暮辖鹨欢〞玫礁嗟膽谩?/span>
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?,F(xiàn)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(chǎn)生的熱量很快就會散失。
當人造地球衛(wèi)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(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15000千卡,是一種優(yōu)質的火箭燃料。
醫(yī)治“職業(yè)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(xiàn)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(xù)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(yè)病”呢?
科學家已找到了醫(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,也不會出現(xiàn)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?shù)姆蹓m,就會使人染上急性肺炎——鈹肺病。我國冶金戰(zhàn)線的廣大職工,向鈹毒發(fā)動進攻,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問題。
跟鈹相比,鈹?shù)幕衔锏亩拘愿螅數(shù)幕衔飼趧游锏慕M織和血漿中形成可溶性的膠狀物質,進而與血紅蛋白發(fā)生化學反應,生成一種新的物質,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。