住在綠寶石里的金屬——鈹

 

　　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，有的小朋友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，往往需要動用二噸多金屬鈹。

 

　　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。現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?，F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”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同叫做“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。