【原创】岂能“谈铍色变”，氧化铍还有这些应用市场！

中国粉体网讯  谈到铍，吃瓜群众忍不住直呼“毒，剧毒，非常毒！”。事实上，铍及其化合物确实是一种高毒性的金属，通常以金属蒸汽、粉尘或烟雾的形式通过呼吸道进入人体，长时间接触铍及其化合物经一定的潜伏期后可出现以肺间质纤维化为主的病变。

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但与铍矿开采和铍精炼相比，氧化铍陶瓷制作工艺过程中铍浓度和毒害性都相差甚远，只要防护措施有力，可以避免产生中毒现象。

1 氧化铍陶瓷特点

BeO作为一种新型的陶瓷材料，与其他陶瓷材料相比，具有硬度大、耐高温、导热性好、低介电常数、低介质损耗、绝缘性好及化学稳定性好等优点，在核技术材料、特种冶金、真空电子技术等领域得到广泛应用。在核技术材料领域，BeO由于其高中子散射截面和耐高温的特性，在核反应堆中被用作防福射材料和中子减速剂。在真空和电子技术领域，BeO由于其具有耐高温和抗热震性强等特点，是制造喷气式飞机的导火管的一种良好材料。BeO由于其高导热性、低介电常数、低介质损耗的特性被用于制造宽带大功率的电真空器件等。

2 国内外氧化铍现状

美国是世界上BeO陶瓷产量最大、生产技术最高、产品性能最好的国家，BeO陶瓷的研究方向主要分为常规BeO陶瓷的研究、高强度BeO陶瓷的研究、高导热氧化铍陶瓷的研究等几个方面。美国研制的BeO陶瓷性能水平很高，其常规BeO陶瓷就能够保证平均晶粒尺寸≤15μｍ，抗折强度≥225ＭPa，相对介电常数6.67，批次一致性非常好。对于美国的高强度BeO陶瓷，其抗折强度达到了260ＭPa以上，高导热BeO陶瓷方面，其导热能力也达到了325Ｗ／ｍ·Ｋ。

多年来，国内BeO陶瓷的研制生产经过不断地摸索实践，已形成了一套具有自主创新、自主知识产权的氧化铍生产工艺技术。国内生产的BeO陶瓷大部分性能指标已接近国外标准。但在指标的批次一致性控制方面与国外还存在一定差距。需要作进一步的攻关来满足真空电子领域产品的高一致性、高可靠性要求。

3 氧化铍陶瓷的应用

3.1在大功率电子器件和集成电路上的应用

高的热导率和低的介电常数是BeO陶瓷材料在电子技术领域得到广泛应用重要原因。BeO陶瓷目前已用于高性能、高功率微波封装件、高频电子晶体管封装（图1）、高电路密度的多片组件。

BeO基片可以在高达44GHz频率下工作，应用于通信、直播卫星、移动电话、个人通信服务、基站、卫星接收和发送、先进航空电子设备以及全球定位系统(GPS)。

BeO陶瓷还广泛用于宽带大功率的电子真空器件中，如行波管的输能窗、夹持杆和降压收集极。低的介电常数和损耗有利于获得很好的宽频匹配特性。同时也可减少功率损失。高的导热率可以将大功率器件中产生的热量及时地传导出去，从而能够保证器件的稳定性和可靠性。

3.2在核反应堆中的应用

BeO可用作原子反应堆的中子减速剂和防辐射材料。在中子辐射作用下，BeO陶瓷可能发生气体膨胀及开裂，这要取决于氦和氚的积累程度。此外，BeO陶瓷高温辐照稳定性比金属铍好，密度比金属铍大，高温时有相当高的强度和热导，而且，氧化铍比金属铍价格便宜。这就使它更适于用作反应堆中的反射体、减速剂和弥散相燃料基体。氧化铍陶瓷可用做核反应堆中的控制棒，它和U2O陶瓷可以联合使用而成为核燃料。美国普渡(Purdue)大学的核工程师已开发出一种新型核燃料，将氧化铀与导热性能更好的氧化铍交织在一起制成燃料芯块。在这种燃料芯块中，氧化铍“骨架”能够使燃料的导热性能比常规核燃料至少高出50%。

3.3在耐火材料中的应用

氧化铍陶瓷作为耐火材料可用于加热元件的耐火支持棒、保护屏蔽、炉衬、热偶管以及阴极、热子加热基板和涂层等。在高强度放电灯(金属卤化物灯)的电弧管内壁涂敷适当厚度的氧化铍陶瓷保护层，可以避免金属卤素填充物中金属部分的大量损伤，从而导致游离卤素的大量形成，由此延长灯的有效使用寿命。

氧化铍陶瓷作为高级耐火材料最突出的优点在于抗热震性优良，抗热震性的评估理论可基于热弹性理论和断裂力学理论两大类，其热震条件可分为：急剧受热或冷却，缓慢受热或冷却，辐射加热和升温蠕变等。

3.4在剂量测定中的应用

BeO单晶和大晶粒BeO陶瓷材料在冷却、加热、光照过程中还具有自发辐射和外电子发射的特性。正因氧化铍陶瓷具有热释光(TL)和光释光(OSL)特性，在剂量测定中备受关注。当BeO以无毒陶瓷形式使用时，它是一种化学性能、机械性能和热性能都高度稳定的材料。单晶的BeO无毒，故使它在个人剂量领域内占有重要地位。

3.5其他方面的应用

BeO陶瓷的应用是多方面的。目前已可生产出大尺寸的单晶，并具有某些特殊的光学性能，也可以制备透明氧化铍陶瓷，作为特殊领域的观察窗，与Be、Ta、Mo、Zr、Nb等金属制成具有特定线膨胀系数和特殊热性能的金属陶瓷制品，高纯氧化铍陶瓷可以制作火箭头锥体、等离子弧喷嘴和导弹火箭零件等。

BeO陶瓷的导热性能良好，比通常用的石英高两个数量级，因而激光器的效率高，输出功率大。与石英管相比具有很大的优越性，而且易于小型化，在激光领域的应用前景广阔。

BeO陶瓷可作为一种组分加入各种成分的玻璃中。含氧化铍的玻璃，能透过X射线，用这种玻璃制作的X射线管可用于结构分析，在医学上用来治疗皮肤病。氧化铍能影响玻璃性质，如增大玻璃的比重、抗水性和硬度，提高膨胀系数、折射率和化学稳定性。它不但可以作具有高弥散系数的特种玻璃组分，而且可以作透过紫外线的玻璃组分。

4 小结

虽然BeO 是一种毒性很大的物质, 其粉尘和蒸汽属一级高毒性, 但是这是可以预防的，而且氧化铍陶瓷作为烧结体则无毒 ,随着相关科学和技术领域的不断发展，氧化铍产品的应用规模还会进一步扩大，我们不应该“谈铍色变”。

参考来源：

【1】李文芳，等.氧化铍陶瓷的应用综述.轻金属.2010.

【2】王凯，等.氧化铍致大鼠肺纤维化的实验研究.宁夏医科大学学报.2019.

【3】郑莉芳，等.稀有轻金属铍及其合金的应用进展.稀有金属.2019.

【4】王松，等. 空间行波管BeO夹持杆性能及碳化工艺一致性研究.真空电子技术.2020.

（中国粉体网编辑整理/星耀）

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