铍铝合金的研究现状与应用-中国粉体技术

铍铝合金的研究现状与应用
Research status and applications of beryllium-aluminum alloys

陈凯旋¹，王为民¹ ，曹裕栋² ，魏程浩¹，王自东^1，3

1. 北京科技大学材料科学与工程学院，北京 100083；2. 中国航天科工二院北京遥感设备研究所，北京 100854；

3. 北京科技大学新金属材料国家重点实验室，北京 100083

引用格式：

陈凯旋，王为民，曹裕栋，等. 铍铝合金的研究现状与应用［J］. 中国粉体技术，2025，31（1）：1-16.

CHEN Kaixuan， WANG Weimin， CAO Yudong， et al. Research status and applications of beryllium-aluminum alloys［J］.China Powder Science and Technology，2025，31（1）：1−16.

DOI：10.13732/j.issn.1008-5548.2025.01.014

收稿日期：2024-08-11，修回日期：2024-09-13，上线日期：2024-10-12。

基金项目：国家自然科学基金青年科学基金项目，编号：52101119；北京市自然科学基金青年科学基金项目，编号：2214072；第七届中国科协青年人才托举工程项目，编号：2021QNRC001。

第一作者简介：陈凯旋（1991—），男，副教授，博士，硕士生导师，中国科协青年人才托举工程人才，研究方向为先进金属材料。E-mail：chenkxustb@126. com。

通信作者简介：王自东（1964—），男，教授，博士，研究方向为金属加工理论和技术。E-mail： wangzd@mater. ustb. edu. cn。

摘要：【目的】梳理铍铝（Be-Al）合金的研究现状，为Be-Al合金的研发和应用提供参考。【研究现状】综述Be-Al合金的特性、国内外发展现状、制备方法、元素添加对性能的影响以及应用领域； Be和Al的互溶度低，导致Be-Al合金具有独特的显微组织和金属基复合材料特性；阐明粉末冶金、熔模精密铸造等铍铝合金的主流制备工艺；激光立体成型、自排气压力浸透法制备高性能 Be-Al合金的新型工艺；自排气压力浸透法强化效率增量超过 100%；通过合金化处理，如引入锗 Ge、铜 Cu、钪 Sc、锆 Zr等元素，可以有效优化 Be-Al合金的微观结构，提升力学性能。Be-Al合金已广泛应用于飞行器构件、光学系统。【结论与展望】我国高端Be合金的生产能力亟待提升，未来需加大对Be-Al合金研发和制备工艺优化的投入，推动Be-Al合金在航空航天、国防科技、光学系统等高端领域的研发和应用。

关键词：铍；铍铝合金；材料成形；合金化；铍储量；航空航天

Abstract

Significance Beryllium-aluminum （Be-Al） alloys have garnered attention due to their outstanding properties， including excellent specific strength， high specific stiffness， superior thermal stability， exceptional toughness， and strong corrosion resistance.These alloys combine the high elastic modulus and low density of Be with the processing ease and high toughness of Al， making them ideal materials for rocket and aircraft manufacturing. This paper reviews the current research status of Be-Al alloys and provides valuable insights for their development and application.

Progress The article summarizes the characteristics， development status， preparation methods， the impact of element additions on properties， and application areas of Be-Al alloys. The low mutual solubility between Be and Al gives Be-Al alloys a unique microstructure and metal matrix composite characteristics. Large-scale production of Be-Al alloys has been achieved abroad，and research on their excellent physical and chemical properties has deepened. Mainstream preparation processes such as powder metallurgy and investment casting are discussed， along with new techniques for producing high-performance Be-Al alloys，such as laser stereolithography and self-exhaust pressure infiltration. The latter has shown a strengthening enhancement of over 100%. Alloying with elements like germanium （Ge）， copper （Cu）， scandium （Sc）， and zirconium （Zr） can effectively optimize the microstructure of Be-Al alloys， improving their mechanical properties. Be-Al alloys are now widely used in aerospace components and optical systems.

Conclusions and Prospects China’s production capacity for high-end beryllium alloys needs improvement. In the future， more investment in research and optimization of Be-Al alloy preparation processes is needed to advance their applications in aerospace， defense technology， and optical systems. 1） Developing advanced Be powder and Be-Al alloy powder preparation techniques is critical for enhancing alloy performance and expanding their application range. 2） The self-exhaust pressure infiltration combined with hot extrusion has produced Be-Al alloys with excellent microstructure and performance. However， this process has not yet been scaled up for industrial production， requiring further refinement to support Be-Al alloy development. 3）Developing environmentally friendly and efficient methods for Be resource utilization will reduce the cost of Be and its products，enhancing market competitiveness and driving the development of related industries. 4） Compared to aluminum alloy systems，alloying studies on Be-Al alloys are still relatively limited and lack in-depth theoretical research. 5） To promote the application of Be-Al alloys in China， breakthroughs are needed in material preparation， composition optimization， strengthening mechanisms， and precision forming technologies.

Keywords：beryllium； beryllium-aluminum alloy； materials forming； alloying； beryllium reserve； aerospace

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