Коррозия алюминиево-железовых сплавов, легированных галлием, индием и таллием тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.04 ВАК РФ

На правах рукописи

ОБИДОВ Зиёдулло Рахматович

КОРРОЗИЯ АЛЮМИНИЕВО-ЖЕЛЕЗОВЫХ СПЛАВОВ, ЛЕГИРОВАННЫХ ГАЛЛИЕМ, ИНДИЕМ И ТАЛЛИЕМ

02.00.04-физическая химия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

003464373

Душанбе 2009

003464373

Работа выполнена в лаборатории «Коррозионностойкие материалы» Института химии им. В.И. Никитина АН Республики Таджикистан и на кафедрах: «Технология электрохимических производств», «Теплотехника и теплотехническое оборудование» Таджикского технического университета им. ак. М.С. Осими.

Научные руководители: доктор химических наук, академик

АН Республики Таджикистан, профессор Ганиев Изатулло Наврузович кандидат технических наук, доцент Амонов Илхомчон Темурбоевич

Официальные оппоненты: доктор химических наук, профессор

Усманов Рахмаджон кандидат технических наук, доцент Сафаров Ахрор Мирзоевич

Ведущая организация: Таджикский государственный

педагогический университет им. С.Айни, кафедра «Технология и машиноведение»

Защита состоится 1 апреля 2009 г. в 1400 часов на заседании диссертационного совета ДМ 047.003.01 при Институте химии им. В.И. Никитина АН Республики Таджикистан по адресу: 734063, г. Душанбе, ул. Айни, 299/2. E-mail: gulchera@list.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института химии им. В.И. Никитина АН Республики Таджикистан.

Автореферат разослан 27 февраля 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат химических наук

Касымова Г.Ф.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В связи с реализацией низкосортного алюминия по низким ценам, предприятия производящие металлический алюминий с повышенным содержанием железа, терпят убытки. Разработка сплавов на основе такого металла остаётся актуальной задачей.

Как известно железо значительно снижает коррозионную стойкость и пластичность алюминия. Очистка алюминия от железа фильтрованием и другими способами является трудоемкой и дорогостоящей процедурой. Поэтому в качестве альтернативного варианта использования технического алюминия с повышенным содержанием железа в работе рассматривается разработка сплавов на основе системы алюминий-железо. Для этого в качестве легирующих элементов используются рассеянные редкие металлы (галлий, индий, таллий), которые оказывают положительное влияние на электропроводность и активацию алюминия технической чистоты.

Цель работы заключается в разработке состава сплава на основе низкосортного алюминия с железом, легированного галлием, индием и таллием. Для решения поставленной задачи были исследованы кинетика и механизм процесса высокотемпературного окисления сплавов, их электрохимическое поведение в среде электролита №С1 различной концентрации, физико-механические свойства сплава А1+2.18% Бе, легированного галлием, индием и таллием и установлены их оптимальные концентрации.

Научная новизна. На основе экспериментальных исследований установлены закономерности и механизм процесса окисления сплава А1+2.18% Бе, легированного галлием, индием и таллием в твердом состоянии. Определены фазовые составляющие продуктов окисления и их роль в процессе окисления. Установлены электрохимические характеристики сплавов в среде электролита хлорида натрия с концентрацией 0.03, 0.3 и 3%. Выявлены закономерности влияния легирующих добавок на теплофизические и механические свойства сплавов.

Практическая значимость работы заключается: в выборе оптимального содержания инградиентов сплава А1+2.18% Ре, легированного галлием, индием и таллием с наименьшей ." скоростью коррозии;

в установлении электрохимических характеристик сплавов систем ...

алюминий-железо-галлий, алюминий-железо-индий и алюминий-железо-таллий в среде электролита- 0.03, 0.3 и 3%-ного №С1;

в определении теплофизических и механических свойств сплава А1+2.18% Ре, легированного индием и таллием.

Основные положения, выносимые на защиту:

зависимости кинетических и энергетических характеристик процесса высокотемпературного окисления алюминиево-железового (2.18 мас.% Бе) сплава с галлием, индием и таллием от концентрации и температуры;

результаты исследования продуктов окисления сплавов систем алюминий-железо-галлий, алюминий-железо-индий и алюминий-железо-таллий;

- электрохимические характеристики алюминиево-железовых сплавов с галлием, индием и таллием в среде электролита- 0.03, 0.3 и 3%-ного ШС1;

- результаты исследования теплофизических и механических свойств сплава А1+2.18% Ре, легированного индием и таллием.

Апробация работы. Основные положения диссертации обсуждались на II Международной научно-практической конференции «Перспективы развития науки и образования в XXI веке», посвященной 50-летию Таджикского технического университета им. академика М.С. Осими (Душанбе- 2007г); III Международной научно-практической конференции «Перспективы развития науки и образования в XXI веке» в Таджикском техническом университете им. академика М.С. Осими (Душанбе-2008г).

Публикации. По результатам исследований опубликовано 9 работ, в том числе 5 статей в журналах включенных в списках ВАК РФ: «Доклады АН Республики Таджикистан», «Известия АН Республики Таджикистан».

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, посвященных обзору литературы, технике эксперимента и экспериментальным исследованиям, а также выводов, списка литературы и приложения. Работа изложена на 137 страницах компьютерного набора, включая 43 таблицы, 44 рисунка и списка литературы включающего 99 наименований библиографических ссылок.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении изложены предпосылки и основные проблемы исследования, обоснована актуальность работы, раскрыта структура диссертации.

В первой главе описаны особенности структурообразования сплавов систем Al-Fe, Al-Ga, Al-In и А1-Т1. Приведены особенности окисления и коррозионно-электрохимического поведения алюминия и элементов подгруппы галлия, а также теплофизические и механические свойства алюминиевых сплавов.

Выводы по обзору литературы и постановка задачи.

Элементы III группы Периодической системы элементов Д.И. Менделеева и сплавы с их участием находят широкое применение во многих отраслях промышленности. Сплавы с участием рассеянных редких металлов (галлия, индия и таллия) применяются в полупроводниковой электронике и электротехнике, инфракрасной оптике, приборостроении и производстве некоторых сплавов. Алюминий является основой многих коррозионностойких сплавов.

Обзор литературы показывает, что кинетика окисления чистых элементов III группы Периодической системы исследована, хотя информация носит ограниченный характер. Имеются данные по кинетике окисления сплавов алюминия с галлием, индием и таллием, которые находят применение при разработке протекторных сплавов.

Расширение областей применения, особенно в агрессивных средах, алюминиевых сплавов требует систематических исследований физико-химических свойств твёрдых сплавов с участием элементов третьей группы Периодической системы элементов Д.И. Менделеева. Литературные данные свидетельствуют, что кинетика окисления сплавов алюминия с железом и элементами третьей группы практически не исследована.

Сведения об электрохимическом поведении сплавов алюминия с железом и элементами третьей группы также недостаточны. Это несмотря на то, что алюминиево-железовые сплавы и сплавы на их основе с добавками галлия, индия и таллия и их аналоги могут находить применение как гальванические аноды при защите от коррозии металлических сооружении.

Что касается оксидных плёнок металлов и сплавов рассматриваемых групп, кроме алюминия, они также практически не изучены, в особенности это касается галлия, индия и таллия, и сплавов с их участием. Следует обратить особое внимание на изучение

продуктов реакции окисления твёрдых сплавов, так как аномальный характер окисления многих металлов и сплавов объясняется структурой фазовых составляющих продуктов реакции окисления.

Таким образом, на основании вышеизложенного можно заключить, что исследование кинетики окисления сплава А1+2.18% Бе с галлием, индием и таллием, изучение продуктов их окисления, а также установление электрохимических и физико-механических характеристик указанных сплавов является актуальной задачей имеющей фундаментальный и прикладной характер.

КИНЕТИКА ОКИСЛЕНИЯ СПЛАВА А1+2.18% Ее, ЛЕГИРОВАННОГО ГАЛЛИЕМ, ИНДИЕМ И ТАЛЛИЕМ

Методики исследования кинетики окисления твердых металлов и сплавов и продуктов их окисления. Кинетику окисления твердых сплавов изучали термогравиметрическим методом. Сплавы для исследования были получены в печи Таммана прямым сплавлением компонентов. Взвешивание шихты производили на аналитических весах АРВ-200 с точностью 0.1-10"6 кг.

В качестве объекта исследования использовали: алюминий марки А7, галлий марки Са-ОО, индий марки 1п-00 и таллий марки Т1-00.

Изменение веса сплавов фиксировали по растяжению пружины с помощью катетометра КМ-8. Тигли (диаметром 18-20мм, высотой 25-26мм) перед опытом подвергались прокаливанию при температуре 1000-1200 °С в окислительной среде до постоянного веса.

Рентгенофазовый анализ продуктов окисления. Для получения информации о составе фаз в продуктах окисления использовали метод рентгенофазового исследования порошка. Рентгенофазовый анализ проводили на дифрактометре ДРОН-1.5, а дифрактограммы снимали с использованием медного Ка - излучения.

ИК-спектроскопический метод исследования продуктов окисления. Метод ИКС, получивший в последнее время широкое распространение, позволяет с высокой точностью проводить исследование структуры оксидной пленки. ИК-спектроскопический метод анализа основан на способности поглощения энергии лучей инфракрасной области спектра, характерной для каждого вещества. ИК-спектры снимали на спектрофотометре 1Ж-20 в области частот 400-4000 см"1.

Согласно диаграмме состояния АЬОз-РегОз при температурах

400-1000 °С фазовый состав продуктов реакции состоит из твердого раствора на основе корунда (А1203) и твердого раствора на основе гематита (Ре203). Ввиду того, что в сплавах массовая доля железа составляет 2.18%, оксидная плёнка формирующаяся на поверхности образцов сплава, в основном состоит из твердого раствора на основе корунда, что подтверждается данными ИК-спектроскопии.

В системе А120з-1п20з при исследовании реакции в твердом состоянии при соотношении 50:50 моль.% при температуре 1500-1650 °С рентгенографическим методом обнаружены только фазы 1п203 (твердый раствор) + АЬОз кубической плюс ромбоэдрической сингонии.

Окисление сплава А1+2.18% Ре, легированного галлием.

Нами изучены кинетические особенности окисления сплава А1+2.18% Бе, легированного галлием, в количествах: 0.005; 0.01; 0.05; 0.1; 0.5; 1.0 мас.%. Кинетические и энергетические параметры процесса окисления данных сплавов приведены в табл. 1.

Таблица 1

Кинетические и энергетические параметры процесса окисления твердого алюминиево-железового сплава (2.18 мас.% Ре), легированного галлием

Содержание Температура Истинная скорость Кажущаяся

галлия в сплаве окисления, окисления энергия

А1+2.18% Ре, К К-10"4, кгм^сек1 активации,

мас.% кДж/моль

0.0 673 2.0 148.0

773 2.1

0.005 673 2.6 131.90

773 3.5

0.01 673 2.8 117.34

773 3.7

0.05 673 2.9 103.94

773 3.8

0.1 673 2.9 103.94

773 3.8

0.5 673 3.3 79.37

773 3.8

1.0 673 3.5 65.95

773 3.9

Окисление сплава А1+2.18% Ре, легированного индием. Для

исследования процесса окисления твёрдых сплавов системы алюминий-железо-индий были получены сплавы в широком интервале концентрации. Состав сплавов и результаты исследования представлены в табл. 2, которые показывают, что с увеличением содержания индия, как при одинаковой температуры, так и при увеличении температуры наблюдается рост скорости окисления основного сплава. Последнее сопровождается уменьшением кажущейся энергии активации.

Результаты идентификации продуктов окисления алюминиево-железового сплава, легированного индием проведённые методом ИКС приведены в табл. 3. Как видно, в продуктах окисления алюминиево-железового сплава, содержащего 0.5 и 1.0 мас.% индия, кроме а-А120з, которая является основной фазой, существует также 1п203. В рентгенограммах продуктов окисления всех изученных сплавов присутствуют полосы, обработка которых из-за незначительной интенсивности не представляется возможной.

Таблица 2

Кинетические и энергетические параметры процесса окисления твердого алюминиево-железового сплава (2.18 мас.% Бе), легированного индием

Содержание Температура Истинная скорость Кажущаяся

индия в сплаве окисления, окисления энергия

А1+2.18% Ре, К К10^, кг-м"2-сек"] активации,

мас.% кДж/моль

673 2.0 148.0

773 2.1

0.005 673 2.1 135.4

773 2.2

0.01 673 2.1 115.3

773 2.3

0.05 673 2.2 95.7

773 2.3

0.1 673 2.2 95.7

773 2.3

0.5 673 2.3 76.4

773 2.5

1.0 673 2.3 70.5

773 2.6

Таблица 3

Продукты окисления сплава А1+2.18% Бе, легированного индием

по данным ИКС

Содержание Частоты ИК Фазовый состав

индия спектров, см"1 продуктов

в сплаве, мас.% окисления

0.005 465,470, 520, 799, 1100 а-А1203 т.р.

0.01 470, 520,610, 650, 1100 а-А1203 т.р.

0.05 465,470, 610,1090 а-А1203 т.р.

0.1 520, 610, 799, 1090 а-А120з т.р.

0.5 465, 470, 650, 1090 а-А1203

540, 670, 780, 1150 1п203

1.0 610, 650, 799,1090 а-А1203

670, 780, 1150, 1270 1п203

Окисление сплава А1+2.18% Ре, легированного таллием.

Объектом исследования был выбран сплав А1+2.18% Ре, содержащий таллий, мас.%: 0.005; 0.01; 0.05; 0.1; 0.5; 1.0.

Кинетику окисления сплава содержащего 0.01 мас.% таллия, изучали при температурах 673К и 773К. Сплав имеет наименьшее значение скорости окисления. Истинная скорость окисления изменяется от 2.1-10"4 до 2.3-10"4 кг-м'^сек"1, кажущаяся энергия активации окисления достигает величину 123.2 кДж/моль (табл. 4).

Исследования сплава А1+2.18% Бе, содержащего 1.0 мас.% таллия проведены при вышеуказанных температурах. Сплав имеет наибольшее значение скорости окисления. Значение истинной скорости окисления данного сплава при исследованных температурах имеет величины 2.3-10^ и 2.6-10"4 кгм^сек"1. При этом значение кажущейся энергии активации окисления составляет 70.0 кДж/моль (табл. 4).

Большие добавки таллия ( > 1.0 мас.% ) приводят к увеличению скорости окисления исходного сплава А1+2.18% Бе. Можно предположить, что дальнейший рост содержания таллия заметно повысит скорость окисления сплава А1+2.18% Бе (табл. 4).

Таблица 4

Кинетические и энергетические параметры процесса окисления твердого алюминиево-железового сплава (2.18 мас.% Ре), легированного таллием

Содержание Температура Истинная Кажущаяся

таллия в сплаве окисления, скорость энергия

А1+2.18%Ре, К окисления активации,

мас.% К-10"4, кг м"2-сек-' кДж/моль

673 2.0 148.0

773 2.1

0.005 673 2.1 132.3

773 2.2

0.01 673 2.1 123.2

773 2.3

0.05 673 2.2 95.0

773 2.3

0.1 673 2.2 95.0

773 2.3

0.5 673 2.3 76.2

773 2.5

1.0 673 2.3 70.0

773 2.6

КОРРОЗИОННО-ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЕ ПОВЕДЕНИЕ СПЛАВА А1+2.18% Ре, ЛЕГИРОВАННОГО ГАЛЛИЕМ, ИНДИЕМ И ТАЛЛИЕМ В СРЕДЕ ЭЛЕКТРОЛИТА ШС1

Методики исследования электрохимических свойств сплавов. При изучении электрохимических свойств тройных сплавов применяли потенциодинамический метод. Сплавы для коррозионно-электрохимических исследований получали в шахтной печи сопротивления типа СШОЛ, с использованием алюминиевых лигатур. Из полученных сплавов отливали в графитовую изложницу стержни диаметром 8 мм и длиной 140 мм. Перед погружением образца в рабочий раствор его торцевую часть зачищали наждачной бумагой, полировали, обезжиривали, тщательно промывали спиртом и затем погружали в раствор 3%-ного №С1. Температура раствора в ячейке поддерживалась постоянная- 20°С с помощью термостата МШ1-8.

Исследование коррозионно-электрохимического поведения алюминиево-железовых сплавов проводилось в среде электролита хлорида натрия с концентрацией 0.03, 0.3 и 3% и скоростью развёртки потенциала 2мВ/сек на потенциостате ПИ-50.1.1 с выходом на программатор ПР-8 и самописец ЛКД-4.

Коррозионно-электрохимическое поведение сплава А1+2.18% Ре, легированного галлием в среде электролита №С1.

Учитывая питтинговой механизм коррозии алюминиево - железовых сплавов особое внимание было уделено определению потенциала питтингообразования сплавов и влиянию легирующих элементов, а также концентрации электролита.

Исследование коррозионно-электрохимических свойств алюминиево-железовых сплавов, легированных галлием проводилось в среде электролита хлорида натрия с концентрацией 0.03, 0.3 и 3% и скоростью развёртки потенциала 2мВ/сек.

Нами изучены коррозионно-электрохимические свойства сплава А1+2.18%Ре, легированного галлием, в количествах: 0.005; 0.01; 0.05; 0.1; 0.5; 1.0 мас.%, результаты которого приведены в табл. 5, соответственно в среде электролита 0.03, 0.3 и 3%-ного КаС1. Все характеристики, представленные в таблицах, даны относительно хлорсеребряного электрода сравнения.

Результаты коррозионно-электрохимических исследований алюминиево-железовых сплавов (табл. 5) свидетельствуют, что добавка галлия к сплавам в трёх исследуемых средах сдвигает потенциалы свободной коррозии и питтингообразования в положительную область.

Сравнивая потенциал свободной коррозии исходного сплава А1+2.18% Бе со сплавом содержащим 1.0 мас.% (За после одного часа выдержки, можно отметить, что для исходного сплава А1+2.18% Ре составляет: -0.770; -0.780; -0.800 В, а у сплава с добавкой галлия: -0.720; -0.730 и -0.750 В, соответственно в среде электролита 0.03, 0.3 и 3%-ного КаС1.

В целом, легирование алюминиево-железового сплава галлием позволяет получить коррозионностойкие сплавы (скорость коррозии в 1.5-2 раза ниже, чем у исходных сплав) с оптимальным содержанием галлия (0.1 т-1.0 мас.%).

Коррозионно-электрохимические свойства сплава А1+2.18% Fe,

легированного галлием в среде электролита 0.03% (х), _0.3% (хх) и 3%-ного (ххх) NaCl_

Содержание Ga в сплаве, мас.% -Е ^-тв.корр. -F J-'KOpp. ~ЕП о "Ереп. 'корр.* Ю К-10"3

в А/м2 г/м2 • ч

X XX XXX 0.770 0.880 0.580 0.670 0.012 4.02

0.780 0.900 0.590 0.680 0.014 4.69

0.800 0.940 0.610 0.710 0.016 5.36

0.005 х XX XXX 0.765 0.875 0.575 0.665 0.013 4.36

0.775 0.890 0.585 0.675 0.015 5.03

0.795 0.935 0.605 0.705 0.018 6.03

0.01 х XX XXX 0.760 0.870 0.570 0.660 0.012 4.02

0.770 0.880 0.580 0.670 0.012 4.02

0.790 0.930 0.600 0.700 0.017 5.69

0.05 х XX XXX 0.750 0.850 0.560 0.640 0.011 3.69

0.760 0.860 0.570 0.660 0.011 3.69

0.780 0.910 0.590 0.690 0.014 4.69

0.1 X XX XXX 0.740 0.840 0.550 0.630 0.008 2.68

0.750 0.845 0.560 0.650 0.010 3.35

0.770 0.895 0.580 0.680 0.012 4.02

0.5 х XX XXX 0.730 0.825 0.545 0.625 0.006 2.01

0.740 0.830 0.555 0.645 0.008 2.68

0.760 0.875 0.575 0.675 0.010 3.35

1.0 X XX XXX 0.720 0.800 0.540 0.620 0.004 1.34

0.730 0.820 0.550 0.640 0.006 2.01

0.750 0.850 0.570 0.670 0.009 3.02

Коррозионно-электрохимическое поведение сплава Al+2.18% Fe, легированного индием и таллием в среде электролита NaCI. Коррозионно-электрохимические исследования сплавов системы алюминий-железо, легированных индием проводились в среде электролита хлорида натрия с концентрацией 0.03, 0.3 и 3% и скоростью развёртки потенциала 2мВ/сек. Результаты исследований показывают, что при легировании 0.005 и 0.01 мас.% индием незначительно сдвигается потенциал свободной коррозии (Есв.корр ) исходного сплава в отрицательную область. Дальнейшее легирование индием (0.05 -н 1.0 мас.%) последовательно смещает Есвкорр. в положительную сторону (табл. 6-7). Подобная тенденция поведения сплавов имеет место во всех трёх исследованных средах.

Скорость и ток коррозии имеют минимальное значение при легировании алюминиево-железовых сплавов индием 0.1 -f- 1.0 мас.% (1.5-2 раза меньше по сравнению с исходным сплавом), следовательно, состав сплавов является оптимальным в коррозионном отношении (табл. 8).

В целом, сплавы с более отрицательным значением потенциала коррозии (с 0.005-0.01 мас.% 1п) могут быть рекомендованы в качестве анода при протекторной защите стальных изделий.

Из табл. 9 видно, что при легировании сплава Al+2.18% Fe таллием, происходит смещение потенциала коррозии в положительную область значений. С ростом концентрации таллия потенциал питтингообразования и репассивации уменьшается и одновременно с этим повышается коррозионная стойкость алюминиево-железовых сплавов. Подобная тенденция имеет место во всех трёх исследованных средах.

С ростом концентрации хлор-ионов плотность тока коррозии исходного сплава Al+2.18% Fe составляет: 0.09; 0.010; 0.012 А/м2, а у сплава с добавкой 1.0 мас.% таллия растёт: 0.003; 0.005 и 0.009 А/м2. Установленная зависимость согласуется с изменением скорости коррозии алюминиево-железовых сплавов с различной концентрацией таллия (табл. 10-11). Исследование свидетельствует о том, что с ростом концентрации хлорида натрия, то есть с увеличением доли ионов хлора, наблюдается рост скорости коррозии в 1-2 раза.

Проведённые исследования показывают, что минимальное значение скорости коррозии 1.01-10'3 г/м2 час соответствует сплаву состава Al-Fe (2.18 мас.% Fe)- TI (1.0 мас.%) и легирование алюминиево-железового сплава таллием в количествах 0.1-^1.0 мас.% является оптимальным в коррозионном отношении.

Коррозионно-электрохимические свойства сплава А1+2.18% Бе,

легированного индием в среде электролита 0.03% (х), _0.3% (хх) и 3%-ного (ххх) №С_

Содержание 1п в сплаве, мас.% -Е ^св.корр. -Е ■Мсорр. -Е -Е ■^реп. / • 10"2 'корр. А" К-Ю"3

в А/м2 г/м2 • ч

- X 0.770 0.880 0.580 0.670 0.012 4.02

XX 0.780 0.900 0.590 0.680 0.014 4.69

ххх 0.800 0.940 0.610 0.710 0.016 5.36

0.005 X 0.780 0.885 0.600 0.680 0.015 5.03

XX 0.790 0.905 0.610 0.685 0.017 5.70

ххх 0.810 0.945 0.630 0.715 0.019 6.37

0.01 X 0.790 0.890 0.610 0.685 0.016 5.36

XX 0.800 0.910 0.620 0.690 0.016 5.36

ххх 0.820 0.950 0.640 0.720 0.018 6.03

0.05 X 0.780 0.875 0.590 0.670 0.013 4.36

XX 0.790 0.895 0.600 0.675 0.014 4.69

ххх 0.810 0.935 0.620 0.705 0.016 5.36

0.1 X 0.760 0.855 0.570 0.650 0.010 3.35

XX 0.770 0.875 0.580 0.655 0.011 3.69

ххх 0.790 0.815 0.600 0.685 0.014 4.69

0.5 X 0.740 0.840 0.555 0.635 0.007 2.35

XX 0.750 0.860 0.565 0.640 0.009 3.02

ххх 0.770 0.800 0.585 0.665 0.012 4.02

1.0 X 0.730 0.825 0.540 0.630 0.005 1.68

XX 0.740 0.845 0.550 0.635 0.007 2.35

ххх 0.760 0.785 0.570 0.660 0.010 3.35

Таблица 7

Зависимость потенциала свободной коррозии сплава А1+2.18% Бе, легированного индием от концентрации электролита №С1

Содержание индия в сплаве, мас.% -ЕСВ. корр., В

0.03% №С1 0.3% №С1 3%ШС\

_ 0.770 0.780 0.800

0.005 0.780 0.790 0.810

0.01 0.790 0.800 0.820

0.05 0.780 0.790 0.810

0.1 0.760 0.770 0.790

0.5 0.740 0.750 0.770

1.0 0.730 0.740 0.760

Таблица 8

Зависимость скорости коррозии сплава А1+2.18% Бе от содержания индия в среде электролита №С1_

Содержание индия в сплаве, мас.% Скорость коррозии

0.03% №С1 0.3% 3% №С1

7 • 1 О"2 •корр. К-10"3 'корр.* 1 0 к-ю-3 /корр.'Ю"2 К-10'3

А/м2 г/м2 ■ ч А/м2 г/м2 • ч А/м2 г/м2 • ч

_ 0.012 4.02 0.014 4.69 0.016 5.36

0.005 0.015 5.03 0.017 5.70 0.019 6.37

0.01 0.016 5.36 0.016 5.36 0.018 6.03

0.05 0.013 4.36 0.014 4.69 0.016 5.36

0.1 0.010 3.35 0.011 3.69 0.014 4.69

0.5 0.007 2.35 0.009 3.02 0.012 4.02

1.0 0.005 1.68 0.007 2.35 0.010 3.35

Коррозионно-электрохимические свойства сплава А1+2.18% Бе,

легированного таллием в среде электролита 0.03% (х), _0.3% (хх) и 3%-ного (ххх) ЫаС1_

Содержание Т1 в сплаве, мас.% -р ^св.корр. -Е ■^корр. "Епо. -Е ■^реп. 7 • 1 О"2 'корр. К-10"3

в А/м2 г/м2 • ч

X XX ххх 0.770 0.880 0.580 0.670 0.012 4.02

0.780 0.900 0.590 0.680 0.014 4.69

0.800 0.940 0.610 0.710 0.016 5.36

0.005 х XX ххх 0.760 0.870 0.570 0.660 0.013 4.36

0.770 0.890 0.580 0.670 0.015 5.03

0.790 0.930 0.600 0.700 0.018 6.03

0.01 х XX ххх 0.750 0.860 0.560 0.650 0.012 4.02

0.760 0.880 0.570 0.660 0.014 4.69

0.780 0.920 0.590 0.690 0.017 5.70

0.05 х XX ххх 0.735 0.840 0.545 0.635 0.010 3.35

0.745 0.860 0.555 0.645 0.012 4.02

0.760 0.900 0.575 0.675 0.015 5.03

0.1 X XX ххх 0.725 0.825 0.530 0.620 0.008 2.68

0.735 0.845 0.540 0.630 0.009 3.02

0.745 0.880 0.560 0.660 0.013 4.36

0.5 х XX ххх 0.715 0.805 0.525 0.615 0.006 2.01

0.725 0.830 0.535 0.625 0.007 2.35

0.735 0.860 0.555 0.655 0.011 3.69

1.0 X XX ххх 0.700 0.790 0.520 0.610 0.003 1.01

0.710 0.810 0.530 0.620 0.005 1.68

0.720 0.840 0.550 0.650 0.009 3.02

Таблица 10

Зависимость потенциала свободной коррозии сплава А1+2.18% Бе, легированного таллием от концентрации электролита №С1

Содержание таллия в сплаве, мас.% "Есв. корр., В

0.03% №С1 0.3% №С1 3%№С1

- 0.770 0.780 0.800

0.005 0.760 0.770 0.790

0.01 0.750 0.760 0.780

0.05 0.735 0.745 0.760

0.1 0.725 0.735 0.745

0.5 0.715 0.725 0.735

1.0 0.700 0.710 0.720

Таблица 11

Зависимость скорости коррозии сплава А1+2.18% Ре от содержания таллия в среде электролита №С1_

Содержание таллия в сплаве, мас.% Скорость коррозии

0.03% №С1 0.3% №С1 3% ИаС!

/ -10"2 'корр. 1 К-103 7 • 10-2 'корр. 1 и К-КГ1 / • 10"2 •корр. 1 К-10"3

А/м2 г/м2 • ч А/м" г/м2 • ч А/м2 г/м2 • ч

- 0.012 4.02 0.014 4.69 0.016 5.36

0.005 0.013 4.36 0.015 5.03 0.018 6.03

0.01 0.012 4.02 0.014 4.69 0.017 5.70

0.05 0.010 3.35 0.012 4.02 0.015 5.03

0.1 0.008 2.68 0.009 3.02 0.013 4.36

0.5 0.006 2.01 0.007 2.35 0.011 3.69

1.0 0.003 1.01 0.005 1.68 0.009 3.02

Таким образом можно заключить, что легирование алюминиево-лезового сплава галлием, индием и таллием позволяет получить как одные сплавы для протекторной защиты в пределах концентрации 0.0051% ва, 1п и Т1, так и коррозионностойкие сплавы (скорость коррозии торых в 1.5-2 раза ниже, чем у исходных сплав) с оптимальным ержанием 0.1н-1.0 мас.% (За, 1п и Т1.

ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СПЛАВА А1+2.18% Ре, ЛЕГИРОВАННОГО ИНДИЕМ И ТАЛЛИЕМ

Для измерения теплопроводности и удельной теплоемкости сплавов системы А1+2.18% Бе, легированных индием и таллием нами использованы методы монотонного разогрева разработанные Е.С. Платуновым и выпускаемые Актюбинским заводом.

Методы монотонного теплового режима основываются на закономерностях приближенного анализа нелинейного уравнения теплопроводности. При этом под монотонным тепловым режимом понимается плавный разогрев (охлаждение) тела в широком диапазоне измерения температуры со слабопеременным полем скоростей внутри образца. Эти методы являются обобщением квазистационарных методов на случай переменных теплофизических параметров [>»=>»(0; а=а(1); ср=ср(1:)] и скорости нагревания (охлаждения) Ь=Г(х,т). Они позволяют из одного опыта получить температурную зависимость исследуемого образца и носят иногда название динамических методов.

Исследуемый объект размещается внутри металлического стакана (диаметром 5-15 мм и высотой 5-30 мм) и монотонно разогревается вместе с ним тепловым потоком, непрерывно поступающим к стакану через тепломер. При этом тепломер может окружать стакан со всех сторон или контактировать только с дном стакана.

Для измерения теплоемкости сплавов нами использован С-калориметр. Метод С-калориметра (контактного тепломера) основан на закономерностях монотонного разогрева исследуемого образца, когда его температурное поле остается близким к стационарному (скорость разогрева составляет от 0.02 до 0.2°К/с).

Результаты измерения теплопроводности сплава А1+2.18% Бе, легированного индием и таллием в зависимости от температуры и концентрации представлены в табл. 12.

Из табл. 12 видно, что теплопроводность таллия, меньше чем теплопроводность индия, соответственно теплопроводность сплавов, содержащих индий больше, чем теплопроводность сплавов с таллием во всем интервале температур.

Таблица 12

Температурная зависимость теплопроводности сплава А1+2.18%Ре, легированного индием (х) и таллием (хх)

Температура, К Добавка индия и таллия, мас.%

0.005 0.01 0.05 0.1 0.5 1.0

298 х XX 233.58 233.56 233.43 233.27 233.11 232.85

232.5 232.4 232.2 232.3 231.4 230.3

323 х XX 232.05 232.06 231.93 231.43 231.21 231.05

232.8 232.2 232.0 231.8 231.6 231.4

348 х XX 231.65 231.34 230.98 230.65 230.53 230.41

234.5 234.1 233.8 233.6 233.3 233.0

373 х XX 230.75 230.63 230.42 230.31 230.13 230.03

235.3 235.0 234.6 234.3 234.1 233.6

398 х XX 229.86 229.84 229.71 229.55 229.39 229.22

235.6 234.8 234.2 234.1 233.2 232.1

423 х XX 228.54 228.24 228.06 227.86 227.66 227.43

234.4 234.0 233.6 233.4 233.2 231.3

448 х XX 224.32 224.03 223.84 223.65 223.45 223.32

233.6 233.1 233.0 232.6 232.3 230.4

473 х XX 221.43 221.06 220.13 220.02 219.66 219.45

232.5 232.2 232.0 231.8 231.6 229.5

498 х XX 219.16 219.13 219.05 218.83 218.61 218.48

231.4 230.3 230.1 230.7 229.8 228.7

523 х XX 218.15 218.00 217.85 217.82 217.64 217.26

230.0 229.8 229.3 229.1 229.0 228.0

548 х XX 216.32 216.12 215.02 214.96 214.84 214.63

229.3 228.7 228.4 228.2 228.0 227.4

573 х XX 215.62 215.46 214.13 214.02 213.53 212.36

227.5 226.4 226.2 226.1 226.0 225.6

598 х XX 213.73 210.68 208.86 206.74 204.36 202.45

226.4 226.2 226.1 226.0 225.2 224.1

623 х XX 210.41 210.32 207.54 207.02 206.84 206.13

225.0 224.8 224.3 224.1 223.9 223.7

648 х XX 205.62 205.36 203.37 202.46 201.53 200.23

224.2 223.8 223.5 223.3 223.1 222.8

673 х XX 189.87 186.68 181.58 181.45 181.26 180.13

222.5 222.0 221.8 221.6 221.3 220.3

Нами также методом Бринелля изучена твердость сплава А1+2.18% Ре, легированного индием и таллием. Установлено, что сплавы с добавками таллия отличаются более высокой твердостью, чем сплавы содержащие индия.

ВЫВОДЫ

1. Методом термогравиметрии исследована кинетика высокотемпературного окисления тройных твердых сплавов систем А1-Ре(2.18мас.%)-Оа (1п,Т1) кислородом воздуха. Показано, что окисление сплавов подчиняется параболическому закону. Истинная скорость окисления имеет порядок: 10"4 кг-м"2-сек"'. Кажущаяся энергия активации в зависимости от состава изменяется для сплавов системы А1-Ре-Са от 148.0 до 65.95 кДж/моль, для сплавов систем: А1-Ре-1п от 148.0 до 70.5 кДж/моль, для А1-Ре-Т1 - от 148.0 до 70.0 кДж/моль. Определено, что добавки галлия значительно увеличивают окисляемость исходного сплава А1+2.18% Ре. В сплавах системы А1-Ре-1п наибольшее значение скорости окисления характерно для сплава, содержащего 1.0 мас.% индия. Сплавы системы А1-Ре-Т1 при малых добавках таллия имеют наименьшее значение истинной скорости окисления.

2. Методами рентгенофазового анализа и ИК-спектроскопии установлен фазовый состав продуктов окисления сплавов систем А1-Ре-Оа, А1-Ре-1п и А1-Ре-Т1 и их роль в процессе окисления. В продуктах окисления сплава А1+2.18% Ре, содержащего до 0.5 мас.% галлия, индия и таллия преобладающей является фаза а-А1203. С ростом концентрации галлия, индия и таллия до 1% в продуктах окисления исходного сплава, кроме а-А1203, также обнаружены твердые растворы на основе а-Са203, а-1п203 и а-Т1203. Фазовый состав продуктов окисления существенно влияет на механизм окисления сплавов. Сплавы, основным продуктом окисления которых является а-А1203, характеризуется более низкой скоростью окисления.

3. Потенциодинамическим методом установлены следующие закономерности изменения электрохимических характеристик сплава А1+2.18% Ре, легированного галлием, индием и таллием в среде электролита №С1 с концентрацией 0.03; 0.3 и 3%:

потенциал свободной коррозии с ростом концентрации галлия и таллия смещается в положительную область, а в случае с индием имеет экстремальный характер; увеличение концентрации хлор-ионов

способствует уменьшению величины потенциала свободной коррозии и росту скорости коррозии сплавов;

потенциалы питтингообразования и репассивации с ростом концентрации легирующего элемента смещаются в положительную область, а с увеличением концентрации хлор-ионов в отрицательную область;

скорость коррозии исходного сплава при концентрации легирующих добавок до 0.01-0.05% увеличивается, затем уменьшается в 1.5-2.0 раза при содержании галлия, индия и таллия до 1% и более.

4. Методом монотонного разогрева определены теплопроводность, удельная теплоемкость, плотность и температуропроводность сплава Al+2.18% Fe, легированного индием и таллием в зависимости от температуры и концентрации. Установлено, что теплопроводность исходного сплава А1+2.18% Fe, легированного индием больше, чем теплопроводность этого же сплава с таллием во всем интервале температур 298-673К. С ростом температуры теплоемкость сплава А1+2.18% Fe, легированного индием и таллием увеличивается, а с увеличением концентрации индия и таллия уменьшается. Наименьшее значение теплоемкости при температуре 298К имеет сплав, содержащий 1% индия. Методом Бринелля испытана твердость алюминиево-железового сплава, легированного индием и таллием и установлено, что легирующие добавки увеличивают твердость исходного сплава.

Основное содержание диссертации изложено в следующих

публикациях:

1. Обидов З.Р., Сафаров М.М., Ганиев И.Н., Амонов И.Т. Теплоемкость алюминиево-железовых сплавов с индием и таллием // Доклады АН Республики Таджикистан,-2007,- Т.50,- №1.- С.37-40.

2. Обидов З.Р., Ганиев И.Н., Бердиев А.Э., Амонов И.Т. Окисление сплава А1+2.18% Fe, легированного индием // Известия АН Республики Таджикистан. Отделение физико-математических, химических и геологических наук»,-2007, №2(127).-С.35-41.

3. Обидов З.Р., Ганиев И.Н., Амонов И.Т., Рахмонов К.А. Получение алюминиево-железовой лигатуры для синтеза сплавов // Материалы II Международной научно-практической конференции «Перспективы развития науки и образования в XXI веке»,- Ч. 1, ТТУ, 2007,- С.285-286.

4. Обидов З.Р., Ганиев И.Н., Эшов Б.Б., Норова М.Т. Потенциодинамическое исследование сплава А1+2.18% Fe, легированного галлием в среде электролита NaCl // Вестник ТТУ, 2008.-№2,-С. 16-19.

5. Обидов З.Р., Ганиев И.Н., Сафаров М.М., Амонов И.Т. Физико-химические свойства сплава AI+2.18% Fe, легированного индием и таллием // Материалы III Международной научно-практической конференции «Перспективы развития науки и образования в XXI веке».-ТТУ, 2008,- С.207-208.

6. Обидов З.Р., Сафаров М.М., Ганиев И.Н., Амонов И.Т. Теплопроводность алюминиево-железовых сплавов, легированных индием и таллием // Доклады АН Республики Таджикистан.-2008,-Т.51.-№10,- С.742-745.

7 . Обидов З.Р., Ганиев И.Н., Эшов Б.Б., Амонов И.Т. Электрохимическое поведение сплава А1+2.18% Fe, легированного таллием в среде электролита NaCl // Доклады АН Республики Таджикистан,-2008.-Т.51,-№11.- С.828-831.

8. Обидов З.Р., Ганиев И.Н., Бердиев А.Э., Амонов И.Т. Кинетика окисления сплава Al+2.18% Fe, легированного Таллием // Доклады АН Республики Таджикистан.-2008.-Т.51.-№12,- С.943-947.

9. Положительное решение по заявке № 0800256 от 11.11,2008г. о выдаче малого патента РТ. Цинк-алюминиевый сплав / Ганиев И.Н., Обидов З.Р., Алиев Дж.Н., Амонова A.B., Алиханова С.Дж.

10. Обидов З.Р., Ганиев И.Н., Амонов И.Т. Влияние индия и таллия на механические свойства алюминиево-железовых сплавов // Материалы научно-практической конференции «Актуальные проблемы технологического образования высших, средних специальных и средних учебных заведениях», ТГПУ, 2009,- С.24-26.

Разрешено к печати 11.02.2009 г. Сдано в печать 13.02.2009 г. Бумага офсетная. Формат 60 х 84 1/16. Печать офсетная. Заказ №18. Тираж -100 экз. Отпечатано в типографии ООО «БАХТ LTD», г. Душанбе, ул. Каххорова, 134.

ВВЕДЕНИЕ.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

ГЛАВА I. СТРУКТУРА И СВОЙСТВА СПЛАВОВ СИСТЕМ АЛЮМИНИЯ С ЖЕЛЕЗОМ И ЭЛЕМЕНТАМИ ПОДГРУППЫ ГАЛЛИЯ (обзор литературы)

1.1. Структура и свойства сплавов системы Al-Fe.

1.2. Структура и свойства сплавов системы А1 -Ga, А1 - In и А1 - Т1.

1.2.1. Структура и свойства сплавов системы А1 -Ga.

1.2.2. Структура и свойства сплавов системы А1 - In.

1.2.3. Структура и свойства сплавов системы А1 - Т1.

1.3. Окисление и коррозионно-электрохимическое поведение алюминия и элементов подгруппы галлия.

1.3.1. Окисление алюминия и элементов подгруппы галлия.

1.3.2. Коррозионно-электрохимические свойства алюминия.

1.3.3. Окисление и коррозионно-электрохимическое поведение алюминиевых сплавов с галлием, индием и таллием.

1.4. Теплофизические и механические свойства алюминиевых сплавов.

1.5. Выводы по обзору литературы и постановка задачи.

ГЛАВА II. КИНЕТИКА ОКИСЛЕНИЯ СПЛАВА Al+2.18% Fe,

ЛЕГИРОВАННОГО ГАЛЛИЕМ, ИНДИЕМ И ТАЛЛИЕМ 2.1. Методики исследования кинетики окисления твердых металлов и сплавов и продуктов их окисления.

2.2. Окисление сплава А1+2.18% Fe, легированного галлием.

2.3. Окисление сплава А1+2.18% Fe, легированного индием.

2.4. Окисление сплава А1+2.18% Fe, легированного таллием.

ГЛАВА III. КОРРОЗИОННО-ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЕ ПОВЕДЕНИЕ СПЛАВА Al+2.18% Fe, ЛЕГИРОВАННОГО ГАЛЛИЕМ, ИНДИЕМ И ТАЛЛИЕМ, В СРЕДЕ ЭЛЕКТРОЛИТА NaCl

3.1. Методики исследования электрохимических свойств сплавов.

3.2. Коррозионно-электрохимическое поведение сплава Al+2.18% Fe, легированного галлием, в среде электролита NaCl.

3.3. Коррозионно-электрохимическое поведение сплава Al+2.18% Fe, легированного индием, в среде электролита NaCl.

3.4. Коррозионно-электрохимическое поведение сплава Al+2.18% Fe, легированного таллием, в среде электролита NaCl.

ГЛАВА IV. ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ И МЕХАНИЧЕСКИЕ

СВОЙСТВА СПЛАВА AI+2.18% Fe, ЛЕГИРОВАННОГО

ИНДИЕМ И ТАЛЛИЕМ

4.1. Методы измерения теплопроводности и теплоемкости твердых тел в зависимости от температуры и концентрации.

4.2. Теплофизические свойства сплава Al+2.18% Fe, легированного индием и таллием.

4.3. Обработка и обобщение экспериментальных данных по теплофизическим свойствам сплава Al+2.18% Fe, легированного индием и таллием.

4.4. Влияние индия и таллия на механические свойства алюминиево- железовых сплавов.

Актуальность проблемы. Перспективные материалы занимают особое место в современной цивилизации. Разработка технологии их получения является объективной необходимостью технического и социального развития общества [1].

Развитие современной науки и техники предъявляет особые требования к уровню, эффективности, качеству и разнообразия свойств изделий из новых материалов.

В современных материалах должны сочетаться высокие свойства и качества для обеспечения необходимых ресурса и надежности работы изделий авиационно-космической техники, судостроения, машиностроения, атомной энергетики, радиотехники, вычислительной техники и строительства. В связи с этим, особое значение приобретают производство и использование алюминия и его сплавов, обладающих высокой механической прочностью и пластичностью, малой плотностью, высокой коррозионной стойкостью и жаропрочностью, стойкостью в вакууме и рядом специфических характеристик [2].

В связи с реализацией низкосортного алюминия по низким ценам, предприятия, производящие металлический алюминий с повышенным содержанием железа, терпят убытки. Вопрос разработки сплавов на основе такого металла остаётся актуальной задачей.

Как известно, железо значительно снижает коррозионную стойкость и пластичность алюминия. Очистка алюминия от железа фильтрованием и другими способами является трудоемкой и дорогостоящей процедурой. Поэтому в качестве альтернативного варианта использования технического алюминия с повышенным содержанием железа в работе рассматривается разработка сплавов на основе системы алюминий-железо. Для этого в качестве легирующих элементов используются рассеянные редкие металлы галлий, индий, таллий), так как в литературе сообщается об их положительном влиянии на электропроводность и активацию алюминия технической чистоты.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Цель работы заключается в разработке состава сплава на основе низкосортного алюминия с железом, легированного галлием, индием и таллием. Для решения поставленной задачи были исследованы кинетика и механизм процесса высокотемпературного окисления сплавов, их электрохимическое поведение в среде электролита NaCl различной концентрации, физико-механические свойства сплава Al+2.18% Fe, легированного галлием, индием и таллием и установлены их оптимальные концентрации.

Научная новизна. На основе экспериментальных исследований установлены закономерности и механизм процесса окисления сплава А1+2.18% Fe, легированного галлием, индием и таллием в твердом состоянии. Определены фазовые составляющие продуктов окисления и их роль в процессе окисления. Установлены электрохимические характеристики сплавов в среде электролита хлорида натрия с концентрациями 0.03, 0.3 и 3%. Выявлены закономерности влияния легирующих добавок на теплофизические и механические свойства сплавов.

Практическая значимость работы заключается: в выборе оптимального содержания инградиентов сплава Al+2.18% Fe, легированного галлием, индием и таллием с наименьшей скоростью коррозии; в определении теплофизических и механических свойств сплава Al+2.18% Fe, легированного индием и таллием.

Основные положения, выносимые на защиту:

- зависимости кинетических и энергетических характеристик процесса высокотемпературного окисления алюминиево-железового (2.18 мас.% Fe) сплава с галлием, индием и таллием от концентрации и температуры;

- результаты исследования продуктов окисления сплавов систем алюминий-железо-галлий, алюминий-железо-индий и алюминий-железо-таллий;

- электрохимические характеристики алюминиево-железовых сплавов с галлием, индием и таллием, в среде электролита 0.03, 0.3 и 3%-ного NaCI;

- результаты исследования теплофизических и механических свойств сплава Al+2.18% Fe, легированного индием и таллием.

Апробация работы. Основные положения диссертации обсуждались на: II Международной научно-практической конференции «Перспективы развития науки и образования в XXI веке», посвященную 50-летию Таджикского технического университета им. академика М.С. Осими (Душанбе-2007г); III Международной научно-практической конференции «Перспективы развития науки и образования в XXI веке» в Таджикском техническом университете им. академика М.С. Осими (Душанбе-2008г); научно-практической конференции «Актуальные проблемы технологического образования высших, средних специальных и средних учебных заведений» в Таджикском государственном педагогическом университете им. С. Айни (Душанбе-2009г). химических и геологических наук», «Вестник ТТУ им. акад. М.С. Осими» и 3 работы в материалах международных и республиканских конференции.

Объем и структуры работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, посвященных обзору литературы, технике эксперимента и экспериментальным исследованиям, а также выводов и списка литературы. Работа изложена на 137 страницах компьютерного набора, включая 43 таблиц, 44 рисунков и 99 наименовании библиографических ссылок.

ВЫВОДЫ

1. Методом термогравиметрии исследована кинетика высокотемпературного окисления тройных твердых сплавов систем Al-Fe(2.18Mac.%)-Ga (In,Tl) кислородом воздуха. Показано, что окисления сплавов подчиняется параболическому закону. Истинная скорость окисления имеет порядок: 10"4 кг-м"2-сек"\ Кажущаяся энергия активации в зависимости от состава изменяется для сплавов системы Al-Fe-Ga от 148.0 до 65.95 кДж/моль, для сплавов систем: Al-Fe-In от 148.0 до 70.5 кДж/моль, для Al-Fe-Tl - от 148.0 до 70.0 кДж/моль. Определено, что добавки галлия значительно увеличивают окисляемость исходного сплава Al+2.18% Fe. В сплавах системы Al-Fe-In наибольшее значение скорости окисления характерно для сплава, содержащего 1.0 мас.% индия. Сплавы системы Al-Fe-Tl при малых добавках таллия имеют наименьшее значение истинной скорости окисления.

2. Методами рентгенофазового анализа и ИК-спектроскопии установлен фазовый состав продуктов окисления сплавов систем Al-Fe-Ga, Al-Fe-In и Al-Fe-Tl и их роль в процессе окисления. В продуктах окисления сплава Al+2.18% Fe, содержащего до 0.5 мас.% галлия, индия и таллия преобладающей является фаза а-АЬОз. С ростом концентрации галлия, индия и таллия до 1% в продуктах окисления исходного сплава, кроме а-AI2O3, также обнаружено твердые растворы на основе а-Оа2Оз, а-Ъ^Оз и а-TI2O3. Фазовый состав продуктов окисления существенно влияет на механизм окисления сплавов. Сплавы, основным продуктом окисления которых является а-АЬОз, характеризуются более низкой скоростью окисления.

3. Потенциодинамическим методом исследования установлены следующие закономерности изменения электрохимических характеристик сплава Al+2.18% Fe, легированного галлием, индием и таллием, в среде электролита NaCl с концентрацией 0.03, 0.3 и 3%:

- потенциал свободной коррозии с ростом концентрации галлия и таллия смещается в положительную область, а в случае с индием имеет экстремальный характер; увеличение концентрации хлор-ионов способствует уменьшению величины потенциала свободной коррозии и росту скорости коррозии сплавов;

- потенциалы питтингообразования и репассивации с ростом концентрации легирующего элемента смещаются в положительную область, а с увеличением концентрации хлор-ионов в отрицательную область;

- скорость коррозии исходного сплава при концентрации легирующих добавок до 0.01-0.05% увеличивается, затем уменьшается в 1.5-2.0 раза при содержании галлия, индия и таллия до 1% и более.

4. Методом монотонного разогрева определены теплопроводность, удельная теплоемкость, плотность и температуропроводность сплава Al+2.18% Fe, легированного индием и таллием в зависимости от температуры и концентрации. Установлено, что теплопроводность исходного сплава Al+2.18% Fe, легированного индием больше, чем теплопроводность этого же сплава с таллием во всем интервале температур 298-673К. С ростом температуры теплоемкость сплава Al+2.18% Fe, легированного индием и таллием увеличивается, а с увеличением концентрации индия и таллия уменьшается. Наименьшее значение теплоемкости при температуры 298К имеет сплав, содержащий 1% индий. Методом Бринелля испытана твердость алюминиево-железового сплава, легированного индием и таллием и установлено, что легирующие добавки несколько увеличивают твердость исходного сплава.

130

1. Карабасов Ю.С. Научные исследования высшей школы в области новых материалов. Изд. «Учеба». МИСИС.- М.: 2002,- с. 5.

2. Солнцев Ю.П., Веселов В.А. и др. Материаловедение и технология конструкционных материалов. Издание 2-е. МИСИС.- М.: 1996,- 576 с.

3. Хансен М., Андерко К. Структуры двойных сплавов. М.: Металлургиздат,1972, т.1, 2,-1188 с.

4. Эллиот Р.П. Структуры двойных сплавов,- М.: Металлургия, 1970, т. 1-2.- 456-472 с.

5. Кубащевский О. Диаграммы состояния двойных систем на основе железа: пер. с англ.- Под ред. Л.А. Петровой.- М.: Металлургия, 1985.- 184 с.

6. Банных О.А., Дрица М.Е. Диаграммы состояния двойных и многокомпонентных систем на основе железа: Справочник.- М.: Металлургия, 1986,- 440 с.

7. Шанк Ф.А. Структуры двойных сплавов,- М.: Металлургия, 1973,- 760 с.

8. Лякишев Н.П. Диаграммы состояния двойных металлических систем: Справочник: В 3-х т.: т.1.-М.: Машиностроение, 1996.- 992 с.

9. Беляев А.И., Бочвар О.С., Буйнов Н.Н. и др. Металловедения алюминия и его сплавов: Справочное изд.: 2-е изд., Под ред. акад. Фридляндера И.Н.- М.: Металлургия, 1983.- 280 с.

10. Pushin N.A., Slajic V. / Zeitscher anorg all. Chemic, 1973, v.216.- p.26.

11. Massalski T.B. Binary alloy phase diagrams. // American Society for Metals Park. Ohio, 1986/87, v.l, 2.- 2224 p.

12. Мондальфо Л.Ф. Структура и свойства алюминиевых сплавов.: Пер. с англ.- Под ред. Квасова Ф.И., Строганова Г.Б., Фридляндера И.Н.-М.: Металлургия, 1979.- 604 с.

13. Погодин С.А., Шумова И.С. Структура и свойства сплавов системы А1-1п // Изв. Сектора физико-химического анализа, 1977, №17- с. 200.

14. Valentiner S., Piricha. Metalltorsching / 1974, №4,- p. 127.

15. Raub E„ Engel M.-Z. Metallkunde / 1971, Bd, 37, 148-149.

16. Predel В., Sandig H.- Z. Metallkunde / 1973, Bd, 60, №3, p. 208-214.

17. Alister A.J. Alloy Phase Diagrams // Bull, 1989, v. 10, №2- p. 112-114.

18. Ганиев И.Н., Вахобов A.B., Василевская JT.E., Трубнякова Э.Д. Исследование совместного влияния стронция и иттрия на структуру и свойства алюминиевого сплава АК-9 // Литейное производство, 1982, № 10.- 32 с.

19. Бирке Н., Майер Дж. Введение и высокотемпературное окисление металлов. Пер. с англ. под ред. Ульянина Е.А.- М.: Металлургия. 1987.184 с.

20. Ганиев И.Н., Семёнова О.Н., Вахобов А.В. Физико-химические исследования сплавов систем Al-Ge-Sr(Ba) / Металловедение и термическая обработка металлов, 1983, № 8, с. 52-53.

21. Ганиев И.Н., Семёнова О.Н. Механические свойства сплавов систем Al-Si-Zn, модифицированных стронцием // Доклады АН Тадж. ССР, 1983, №9,- с. 574-579.

22. Жуков А.П., Малахов А.И. Основы металловедение и теории коррозии: Учеб. для машиностр. средн. учебн. завед,- 2-е изд. перераб. и доп.- М.: Высш. шк., 1991,- 168 с.

23. Ганиев И.Н., Умарова Т.М. Влияние состава и концентрации хлорионов на коррозионно-электрохимическое поведение алюминиевых сплавов // Известия АН Тадж. ССР, № 2, 1989.- с. 37-41.

24. Матсон Э. Электрохимическая коррозия. Пер. со шведск.- Под ред. Колотыркина Я.М.- М.: Металлургия, 1991.- 158 с.

25. Ганиев И.Н., Юнусов И., Красноярский В.В. Исследование анодного поведения сплавов системы алюминий-скандий (иттрий, празеодим, неодим) в нейтральной среде // Журнал прикладной химии, 1987, № 9,-с. 2119-2123.

26. Ganiev I.N., Nazarov Kh.M., Karimov Z.M. Metallurgical science of aluminium alloys with rareearth metals (rem) / Goth International Symposium on Advanced Materials Abstracts, Islamabad, Pakistan, 2005, p. 50.

27. Aulmore D.N., Cugg. S.I., Iepson W.B. Oxudation of al in dry oxugen in temperature range 400-650°C /1. Inst. Metals, 1960, v. 88, №5.- p. 89.

28. Елютин В.П., Митин B.C., Самотейкин B.B. Влияние давления кислорода на окисление алюминия // Изв. Ан СССР. Металлы, 1971, №3.- с. 227-230.

29. Лепинских Б.М., Киселев В. Кинетика окисления жидкого алюминия,-Рук. деп. в ВИНИТИ.- 1976.- с. 342-354.

30. Курдюмов А.В., Инкин С.В., Чулков B.C., Шадрин Г.Г. Металлические примеси в алюминиевых сплавов,- М.: Металлургия, 1988,- 143 с.

31. Жук Н.П., Курс теории коррозии и защиты металлов,- М.: Металлургия, 1976.- 472 с.

32. Курдюмов А.В., Инкин С.В., Чулков B.C., Графас Н.И. Флюсовая обработка и фильтрование алюминиевых расплавов,- М.: Металлургия, 1980.- 196 с.

33. Marimo Chisato.- I. Mater. Sci., 1977, № 2,- p. 223-233.

34. Андреев А.Д., Гогин В.Б., Макаров Г.С. Высокопроизводительная плавка алюминиевых сплавов.- М.: Металлургия, 1980.- 136 с.

35. Мальцев М.В., Чистяков Ю.Д., Цыпин М.И. Электронографические исследования оксидных пленок, образующихся на жидком алюминий и его сплавах // Изв. Ан СССР. Сер физическая, 1966, т. 20, № 7,- с. 824-826.

36. Филиппов С. и др. Физико-химические исследования металлургических процессов,-М.: Металлургия, 1969,- 166 с.

37. Лепинских Б.М., Киташев А.А., Белоусов А.А. Окисление жидких металлов и сплавов,- М.: Наука, 1979,- 116 с.

38. Радин А.Я. Свойства расплавленных металлов.- М.: Наука, 1974,- с. 116-122.

39. Киселев В., Лепинских Б.М., Захаров Р., Серебрякова А.Н. Труды 1-ой Всесоюз. конф. по строению и свойствам металлических и шлаковых расплавов / Свердловск, 1974.- с. 33-35.

40. Туфанов Д.Г. Коррозионная стойкость нержавеющих сталей, сплавов и чистых металлов.- М.: Металлургия, 1982.- 352 с.

41. Зеликман А.Н., Коршунов Б.Г. Металлургия редких металлов.- Учеб. для вузов. 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Металлургия, 1991,- 432 с.

42. Mechanismen bei der Pittingbildung in Aluminium und seinen Ligierungen / Ahmad Z. "Aluminium", 1985, v. 61, № 2, p. 128-129.

43. Ганиев И.Н., Обидов Ф.У., Умарова T.M., Эшов Б.Б. Коррозионно-электрохимическое поведение алюминия различной степени чистоты в нейтральной среде // Доклады АН РТ, 2002, № 1.- с. 53-57.

44. Фрейман Л.И., Макаров В.А., Брыксин И.Е. Потенциостатические методы в коррозионных исследованиях и электрохимической защите. Под ред. акад. Я.М. Колотыркина,- Изд-во «Химия», Л.: 1972.- 240 с.

45. Фрейман Л.И.- Новые достижения в области теории и практики противокоррозионной защиты металлов / Доклады, семинары по коррозии, ноябрь 1980.- М.: Наука, 1981,- с. 51-54.

46. Назаров А.П., Лисовский А.П., Михайловский Ю.Н. Анодное растворение алюминия в присутствии галогенид-ионов // Защита металлов, 1991, т. 27, № 1,- с. 13.

47. Sussek G., Kesten М., Feller H.G. Zur Lochfrakorrosion von Reinstalumi nium in chlorid-und sulfathaltigen Elecktrolyten. "Metall",1979, № 10,-p. 1031-1039.

48. Бобылев A.B. Механические и технологические свойства металлов. Справочник М.: Металлургия, 1980. -83 с.

49. Савицкий Е.И., Терехова B.C. Редкоземельные металлы и сплавы М.: Наука, 1971.-с. 125.

50. Ганиев И.Н., Шукроев М.Ш., Сайдалиев Н.С., Одинаев Х.О., Юнусов И. Влияние некоторых переходных металлов на анодное поведение алюминия в нейтральных средах / УП Всесоюзная конференция по электрохимии, Черновцы, 10-14 октября, 1988.- с. 876-879.

51. Tuck C.D.S., Hunter I.A., Scamens G.M. The electrochemical behaviour of

52. Al-Ga alloys in alkaline and neutral electrolytes // I. Electrochem. Soc., 1987, v. 134, № 12,- p. 2970-2981.

53. Козин Л.Ф., Сармурзина Р.Г. Изучение скорости взаимодействия с водой и микроструктуры алюминий-галлиевых сплавов // ЖПХ. 1981, №10,- с. 2176-2180.

54. Зиновьев В.Е. Теплофизические свойства металлов при высоких температурах: Справочник,- М.: Металлургия, 1989,- 382 с.

55. Неймарка Б.Е. Физические свойства сталей и сплавов, применяемых в энергетике: Справочник,-М.: Энергия, 1967,- 238 с.

56. Чиркин B.C. Теплофизические свойства материалов ядерной техники: Справочник,-М.: Атомиздат, 1968,- 484 с.

57. Толуц С.Г. Экспериментальное исследование теплофизических свойств переходных металлов и сплавов на основе железа при высоких температурах. Автореф. дис. д-ра физ.- мат. наук,- Екатеринбург, 2001,- 38 с.

58. Ганиев И.Н., Мухитдинов Г.Н., Каргаполова Т.Б., Мирсаидов У.М. Коррозионно-электрохимическое поведение и механические свойства сплава AJI-21, легированного барием // Доклады АН РТ, 1995, № 9-10.-с. 62-67.

59. Лепинских В.М., Киселев В.И. Об окислении жидких металлов и сплавов кислородом из газовой фазы // Известия АН СССР. Металлы, 1974, №5,-с. 51-54.

60. Кубашевский О., Гопкин Б., Окисление металлов и сплавов,- М.: Металлургия, 1965,- 365 с.

61. Васильев Е.К., Назмансов М.С. Качественный рентгеноструктурныйанализ. Новосибирск.: Наука. Сибирское отд-ние, 1986,- 200 с.

62. Миркин Л.И. Справочник по рентгеноструктурному анализу поликристаллов. М.: Гос. изд. физико-математ. литературы, 1979.- 863 с.

63. Миркин Л.И. Рентгеноструктурный контроль машиностроительных материалов.- М.: Машиностроение, 1979,- 136 с.

64. Ушанский Я.С. и др. Кристаллография, рентгенография и электронная микроскопия.- М.: Металлургия, 1982,- 632 с.

65. Торопов Н.П., Барзаковский В.П., Лапин В.В., Курцева Н.Н. Диаграмма состояние силикатных систем.- Л.: Наука, 1968, т.1,- 882 с.

66. Коленкова М.А., Крейн О.Е. Металлургия рассеянных и легких редких металлов.- М.: Металлургия, 1977.- 360 с.

67. Глиберг A.M., Хохлов Б.А., Дрекина И.П. Технология важнейших отраслей промышленности,- М.: Высш. шк., 1985,- 496 с.

68. Шлугер М.А., Ажогин Ф.Ф., Ефимов Е.А. Коррозия и защита металлов.-М.: Металлургия, 1981,- 216 с.

69. Резенфельд И.Л., Персианцева В.П., Зорина В.Е. Исследования анодного растворения алюминия в нейтральных средах // Защита металлов, 1979, т.15,№1.-с. 89-94.

70. Кеше Г. Коррозия металлов. М.: Металлургия, 1984,- 400 с.

71. Томашов И.Д., Чернова Г.Л. Коррозия и коррозионностойкие сплавы. М.: Металлургия, 1973.- 232 с.

72. Умарова Т.М., Ганиев И.Н. Коррозия двойных алюминиевых сплавов в нейтральных средах.- Душанбе: Дониш, 2007.- 258 с.

73. Платунов Е.С. Теплофизические измерения в монотонном режиме-Л.: Энергия, 1973,- 142 с.

74. Курежен В.В., Платунов Е.С. Приборы для исследования температуропроводность и теплоемкость в режиме монотонного разогрева // Известия ВУЗов. Приборостроение, 1966, т.2, №3,- с. 127-130.

75. Харламов А.Г. Измерения теплопроводности твердых тел.- М.: Атомиздат, 1971,- 153 с.

76. Шашков А.Г., Абраменко Т.Н. Методы определения теплопроводности и температуропроводности,- М.: Энергия, 1973.- 335 с.

77. Ареланов Дж. Э., Гасанов С.А. Теплопроводность полупроводниковых соединений A1B111C2V/ Материалы 9-ой теплофизической конференции СНГ. Махачкала, 24-28 июня 1992,- 238. с.

78. Волькенштейн B.C. Скоростной метод определения теплофизических характеристик материалов,-Ленинград.: Энергия, 197.- 145 с.

79. Шашков А.Г. О некоторых методах определения теплофизических характеристик материалов при комнатных и средних температурах // ИФЖ. 1961, №9,- с. 356-360.

80. Бегункова А.Ф. Прибор для быстрых испытаний теплопроводности изоляционных материалов // Заводская лаборатория. 1952. т. XVIII, №10,- с. 1260-1263.

81. Курежен В.В., Платунов Е.С. Приборы для исследования температуропроводности и теплоемкости в режиме монотонного разогрева //Известия ВУЗов. Приборостроение, 1966, т.2, №3.- с.127-130.

82. Мустафаев Р.А. Метод монотонного нагрева для исследования теплопроводности жидкостей, паров и газов при высоких температурах и давлениях/Сб. по теплофизическим свойствам жидкостей. -М.: Наука, 1973.-е. 112-117.

83. Жренева В.Н., Лебедева П.Д. Теплотехнический справочник,- М.: Энергия, 1976, т.2,- 896 с.

84. Груздев В.А., Веслогузов Ю.А., Коваленко Ю.А., Комаров С.Г. Автоматизированный СХ калориметр / Материалы 9-ой теплофизической конференции СНГ. Махачкала, 28 июня 1992.- с. 225.

85. Гордов А.Н., Парфенов В.Г., Потягайло А.Ж., Шарков А.В. Статические методы обработки результатов теплофизического эксперимента.- Л.: ЛИТМО, 1981,- 72 с.

86. Геращенко Ю.А., Гордов А.Н., Лах Р.И., Ярышев Н.Я. Температурные измерения: Справочник.-.Киев: Наукова Думка, 1984,- 495 с.

87. ГОСТ 8. 207-76 ГСИ. Прямые измерения с многократными наблюдениями. Основные положения,- М.: Изд-во стандартов, 1976.- 9 с.

88. ГОСТ 8. 381-80 (ст. СЭВ 403-76) ГСИ. Эталоны. Государственная система обеспечения единства измерений. Способы выражения погрешностей,- М.: Изд-во стандартов, 1980,- 9 с.

89. Рябинов С.Г. Методика вычисления погрешности результата измерения. Метрология, 1970, №1.- с. 3-12.

90. Сергеев О.А. Метрологические основы теплофизических измерений.-М.: Изд-во стандартов, 1972,- 156 с.

91. Стальнов П.И. Метод повышения точности физико-химических измерений,- Тезисы докладов. Вторая международная теплофизическая школа. 25-30 сентября 1995,- Тамбов, 1995,- с. 238.

92. Тейлор Дж. Введение в теорию ошибок. Перевод с английского, к.ф-м.н. Л.Г. Деденко,- М.: Мир, 1985,- 272 с.

93. Деденко Л.Г., Керженцев В.В. Математическая обработка и оформление результатов эксперимента,- М.: Изд-во МГУ, 1977,- 36 с.

94. Соловьев В.А., Яхотнова В.Е. Элементарные методы обработки результатов.- Л.: Изд-во. ЛГУ, 1977.- 86 с.

95. Станкус С.В., Басин А.С., Ревенко М.А. Экспериментальные исследования плотности и теплового расширения гадолиния в интервале температур 293-1850 К-ТВТ, 1981, т. 19, №2,- с. 293-300.

96. Selected valwes of the thermodynamic properties of the elements -ed. by Hultgren P. and all. Ohio / Metells park, 1973.- p. 41.

97. Зайдель A.H. Ошибки измерений физических величин,- Л.: Наука, 1974.- 146 с.

98. Бобылев А.В. Механические и технологические свойства металлов. Справочник-М.: Металлургия, 1980,- 83 с.

99. Сёмушкин О.Г. Механические испытания металлов.- М.: Высшая школа, 1978.-395 с.