Сплавы алюминия с кальцием, литием и бериллием тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.04 ВАК РФ

Общая характеристика работы

ГЛАВА I СТРУ1ШТА И СВОЙСТВА СПЛАВОВ СИСТЕМ А1-1гД1-йе, А1-Са, 1.1-Са и Ве-Са (обзор литература)

1.1. Особенности электронного строения алюминия, кальция, лития и бериллия

1.2. Структура и свойства сплавов системы AI-Lt, А1-Ве и А1-Са IP

1.3. Структура и свойства сплавов системы /.1-Са и ВеСа Z:

1.4. Постановка задачи • ; :"

ГЛАВА

II. ФИЗИКО-ХИШЧЕСКОЕ ИССЛЕЩОВАНЖ ТРОЙНЫХ СИСТЕМ Al-U-Ca и А1-Ве-Са

2 Методики иссл^ЕОвания и построения тройных систем

2.2. Система KL-Ll-Ca

2 Изотермическое сечение системы AI-UCa

2 2 2 Политермические сечения системы AI-Li-Ca

2 2 3 Проекция поверхности ликвццуса системы AI-Ll -Са

2 Система А1-Ве-Са ,

2 Изотермическое сечение систехлы А1-Ве-Са

2 3 2 Политермические сечения системы А1-Ве-Са

2 3 3 Проекция поверхности ликвццуса системы Я-Ве-Са -

ГЛАВА ЙССЛВД0ВАНУ1Е ФИЗЩО-Ш'ШЕСКкСС СВОЙСТВ СПЛАВОВ СИСТШ А1-Са^ , AI-Ga-Be и РАЗРАБОТКА СПЛАВОВ НА vDC ОСНОВЕ

3 , Методики исследования электрохмлической и высокотемпературной коррозии сплавов,

3,fi, Потенциодиншлическое исследование сплавов системы А1-Са в среде 3%-ного раствора WSLGI

3.3. Исследование кинетики окисления сплавов системы А1-Са-Ве

3.4, Разработка малолегированных коррозионноетойких алюминиевых сплавов для кабельной техники с участием бериллия и кальция • « *

ВЫВОДЫ ВЦ Л И Т ЕР А Т У Р А -

4SS!i!§5bHocTb_TeMb!i Разработка новых сплавов и их совершенствование, выбор оптшлальных режшлов технологической обработки и изучение эксплуатационных свойств сплавов всё это в конечном счёте базируется на знании общих закономерностей взаимодействия компонентов составляющих основу сплава. Поэтому изучение диаграмм состояния, как неотъемлемой части теории сплавов, имеет также вареное значение для решения целого комплекса практических задач.Вопрос об использовании лития и бериллия в качестве легирующего компонента лёгких сплавов давно привлекает внимание металловедов. Шленно эти металлы обеспечивают повышенную лёгкость и прочность алюминиевых сплавов. Однако, лишь в последние годы интенсивно проводятся исследовательские работы, направленные на использование лития и бериллия в качестве легирующего элемента в сплавах на основе алюминия.Дополнительное легирование этого класса сплавов щёлочноземельньми элементшли позволяет раскрыть прхфоду их физико-химического взамлодействия. При разработке новых алюминиевых сплавов с участием ЩЗМ,наряду с установлением фазовых равновесий и характера протекающих превращений, большое значение имеют таклш вопросы исследования физико-химических и механо-технологических свойств сплавов.

ВЫВОДЫ

1. Методами рентгенофазового и дифференциально-термического анализов построены изотермические сечения тройной системы AX-Ga- Li (при IoO°G) и AI-Ga-Be (неотомщённое состояние), в области богатой алюминием. В исследованных системах тройных соединений не обнаружено. Алюминиевый твёрдый раствор находится в равновесии: б тройной системе AI-Ca- Li с интерметаллвдами Mil и ОаАХд, а в системе AI-Ga-Be с соединениями СаА1д и твёрдым раствором на основе бериллия.

2. Экспериментально построены 9 политермических разрезов в системах AX-Ga -Li, AI-Ga-Be и установлено, что разрезы GaAIy-Cai.I?, й к»

CaAI^-Zc, являются перитекткческими, а разрезы CaAI^-AIi-i, CaAIo-BejgGa, GaAI^-Be эвтектическими с ограниченной растворимостью компонентов в твёрдом состоянии,

3. Проведена сингулярная триангуляция и построена проекция поверхности ликвидуса тройных систем AI-Ca-U и AI-Ga-Be. Определены области кристаллизации компонентов систем на поверхности ликвидуса и координаты нонвариантных равновесий.

4. Потенциодинамическим методом со скоростью развёртки потенциала I к 20 мВ/сек. исследовано коррозионно-электрохимическое поведение сплавов системы алюминий-кальций, в среде 3%-ного раствора хлорида натрия. Показано, что при легировании алюминия кальцием наблюдается смещение потенциала коррозии сплавов в отрицательную область.

5. Методами термогравиметрии исследована кинетика высокотемпературного окисления тройных жидких сплавов системы Ai-Ga-Be кислородом воздуха. Показано, что окисление сплавов придчиняется параболическому закону.

6. Исследовано влияние степени деформации разработанных на основе системы АХ-Ве-Са сплавов на их к о рр о з и онн о-электрохиыкческме свойства. При степени деформации сплавов 80% скорость их коррозии снижается на 30-50% по сравнению с чиста алюминием. В результате проведённых исследований,выбран оптимальный состав сплавов для использования в кабельной техники в качестве защитной оболочки.

7, Высокие механико-технологические и антикоррозионные свойства разработанного сплава оптимального состава позволяют при изготовлении из них оболочки силовых кабелей на 15% уменьшить толщину покрытия при этом нисколько наименьшая срок службы кабеля. При объёме использования сплава 1000 тн/год в кабельной промышленности экономия алюминия составляет 150 тн. При стоимости I тн. алюминия 1500 долларов США ожидаемый годовой экономический эффект составляет 1500 х 150 = 225000 долларов США.

1. Брандт Н.Б., Чудинов С.М. Электронная структура металлов, -М.: Московский университет, 1973. С. 3-6.

2. Самсонов Г.В., Прядко И.£, Конфигурационная модель вещества,-Киев.;Наукова Думка, 1971, С. 26-30»

3. Самсонов Г.В,, Прядко И.Ф., Прядко Л.Ш. Электронная локализация в твёрдом теле.-М.;Наука, 1976. G.15-20,

4. Колачёв БД. Основы физики металлов.-М.Машиностроение, 1974» С. I47-151,

5. Прядко И.Ф. Стабильные электронные конфигурации с недостроенными cl , \ - оболочками и физические свойства переходных металлов.-Порошковая металлургия, 1966. № 12. С. 61-67.

6. Самсонов Г.В, Роль образования стабильных электронных конфигураций в формировании свойств химических элементов и соеди-ний*-Украинский химический журнал, 1965. № 12. С. 1233-1247.

7. Ахметов Н.С. Неорганическая химия.-М.:Высшая школа, 1975, 665 с.

8. Синельникова В,С,, Подерган В.А., Речкин В.Н. Алюминиды. -Киев.: Наукова Думка, 1965. С. 7.

9. Лавес Ф. Кристаллическая структура и размеры атомов. В сб.: Теория фаз в сплавах. М.:Теория фаз в сплавах.М.: Металлургия. 1961. С. II9-I2I.

10. Савицкий Е.М., Грибуля В.Б. Прогноз неорганических соединенийв двойных системах при помощи ЭВМ//Изв»АН СССР, Неорганические материалы, 1971. Т.7. 1? 7. С. IC97-II0 .

11. Савицкий Е.М., Грибуля В.Б. К прогнозу кристаллических структур интерметаллидов методами обучения ЭВМ, В кн.: Физико-химические исследования в металлургии и металловедении с применением ЭВМ. - М.: Наука, 1974. С. 71-76.

12. Савицкий Е.М., Грибуля В.Б, Прогноз двойных сигма-фаз при помощи ЗВМ//Докл. АН СССР, 1975. 3 5. С. 1066-1069.

13. Диаграмма состояния металлических систем. Под. ред. Н.В.Агеева. М.: Изд-во ВИНИТИ, 1972. Т.16. 33 С.

14. Шамрай Литий и его сплавы, М.: Изд. АН СССР, 1952. 248 с.

15. Дриц М.Е., Падежнова Е.М., Рохлин Л.Л. и др. Лёгкие сплавы, содержащие литий» М.: Наука. 1982. 141 с.

16. П\Х cJUJp^ ^W^JL cibav^^b II ftmne'eUunmedals. П\«Ла4г> V.t2.

17. Мондольфо Л.Ф. Структура и свойства алюминиевых сплавов. -М.: Металлургия, 1979. 640 с.

18. Дриц М.Е», Каданер Э.С., Туркина Н.Н. и др. Сплавы цветных металлов. М.: Наука, 1972. С. 187-191.

19. Коган Б.И», Капустинская К.А., Топунова Г.А. Бериллий. -М.: Наука, 1975. 372 с.

20. Вебстера Д. Бериллий. М.; Металлургия, 1984. 186 с.

21. Синявский B.C., Калинин В.Д., Вальков В.Д. Коррозия и защита алюминиевых сплавов, М,: Металлургия, 1986. 368 с.

22. Хансен М,, Ацщзрко К. Структуры двойных сплавов. Пер. с англ. М.: Металлургия, 1962. T.I, 2. 1487 с.

23. Дриц M.E., Зусман Л. Л. Сплавы щелочных и щёлочноземельных металлов» М«: Металлургия, 1986. 248 с.

24. Дриц М.Е., Фридман А.С., Зусман Л.Л., Кусиков В.А. Фазовые равновесия в металлических системах. М,: Наука, 1981,1. С. 176 178.

25. Белоусов А,А., Лепинских Б.М. Окисление жидких сплавов системы AI-Са. Свердловск, 1974.

26. Шанко Ф.А. Структуры двойных сплавов. М,: Металлургия, 1973. 760 с.

27. Зллиот Р.П. Структуры двойных сплавов. В 2 т. М.: Металлургия, 1972. T.I. 453 е., Т.2, 473 с.

28. РсЯо.^ е., ^к.} ^clvaxi^ Ь- ^^'га^^е ДА,du >ЩЛ'1е-те fe И 1<игъ exJt. охал.™ Jfvnoa^осхvr»

29. Миркин Л.М. Рентгеноструктурный контроль машиностроительных материалов. М»: Машиностроение, 1979. 136 с.

30. Миркин Л.М. Справочник по рентгеноструктурному анализу поликристаллов. М.: Госиздат, физико-математической литературы, 1961. 836 с.

31. Васильев Е.К., Нахмансон С.С. Качественный рентгенофазовый анализ. Новосибирск.: Наука, 1986. 200 с.

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

33. Кочержинский Ю.А., Безштонько Н.Н. и др. Высокотемпературныйдифференциальный термоанализатор ВДТА// Изв. СОАН СССР, серия хим. наук. 1974. Вып. 4. № 9. С. 32-35. 37. Берг А.Г, Введение в термографию. - М.: Металлургия, 1969» 395 с,

34. Гасик Л., Игнатов В., Гаоик М. Структура и качество промышленных сплавов и лигатур.-Киев:Техника, 1975, С. 187.

35. Лепинских Б., Киташев А., Белоусов А. Окисление жидких металлов и сплавов.-М.:Наука, 1993, С. 106.

36. Ганиев И.Н., Джураева Л.Т. Окисление сплавов системы алюминий/ кальций в неизотермических условиях//Доклады АН Тадж.ССР, 1987. Т.ЗО, Ш 5, С. 308 311.

37. Чистяков Ю.Д., Мальцев 1/i.B. Электронографические изучения процессов окисления алюминиевых сплавов//Кристаллография, 1957, Т.Е, Вып.5. С. 628 633.

38. Томашов Н.Д., Чернова Г.П. Теория коррозии и коррозионностой-кие конструкционные сплавы.-М.:Металлургия, 1986» .359 с.

39. Томашов Н.Д,, Чернова Г.П. Коррозия и коррозионноетойкие сплавы. -М.Металлургия, 1973. 232 с.

40. Жук H.II. Курс теории коррозии и защиты металлов.~М, Металлургия, 1976. 472 с»56» j-joHan. W у Sigurd \\. PlitL-n^ ?oie-niLa^ oj qL^LW^-™ alto^ If I/iAilW "ticA ^oncbU,2. U15

41. Фрейман Л.Н. Питтинговая коррозия пассивных металлов,-М.; Наука, 1931, С. 51-54.

42. Синявский B.C., Вальков В.Д., Калинин В.Д. Коррозия и защита алюминиевых сплавов.-М.:Металлургия, 1986, 368 с*1. РОССИЙСКИ ГОСУДАРСТЬг-m!^1. ЧбЯИОЗаФГ"*