Сплавы алюминия с кремнием, иттрием, церием и неодимом тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.04 ВАК РФ

Сангов, Муродали Махмадиевич АВТОР
кандидата технических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ
Душанбе МЕСТО ЗАЩИТЫ
2004 ГОД ЗАЩИТЫ
   
02.00.04 КОД ВАК РФ
Диссертация по химии на тему «Сплавы алюминия с кремнием, иттрием, церием и неодимом»
 
Автореферат диссертации на тему "Сплавы алюминия с кремнием, иттрием, церием и неодимом"

На правах рукописи

САНГОВ Муродали Махмадиевич

СПЛАВЫ АЛЮМИНИЯ С КРЕМНИЕМ, ИТТРИЕМ, ЦЕРИЕМ И НЕОДИМОМ

02.00.04. - Физическая химия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Душанбе - 2004

Работа выполнена в лаборатории «Коррозионностойкие материалы» Института химии им. В.И. Никитина АН Республики Таджикистан.

Научные руководители: доктор химических наук, член-корр. АН

Республики Таджикистан, профессор Ганиев Изатулло Наврузович,

кандидат технических наук, доцент Зульфанов Сулаймон Зульфанович

Официальные оппоненты: доктор химических наук, профессор

Пулатов Махмуджон Саиджанович

кандидат технических наук Обидов Фатхулло Убайдович

Ведущая организация: Таджикский государственный педагогический университет имени К.Ш. Джураева, кафедра технологии и машиноведения

Защита состоится «22» декабря 2004г. в 12е0 часов на заседании диссертационного совета Д 047.003.01 при Институте химии им. В.И. Никитина АН Республики Таджикистан по адресу: 734063, г. Душанбе-63, ул. Айни, 299/2, E-mail: guli@academv.tajik.net

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

Автореферат разослан <</У»с&Й7^Д72004г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат химических наук

Касымова Г.Ф.

2004-4 30381

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Литейные алюминиево-кремниевые сплавы (силумины) относятся к сплавам эвтектического типа и широко используются как конструкционные материалы. Благодаря хорошей технологичности, достаточно высокому уровню физических, механических свойств и коррозионной стойкости, они успешно конкурируют с черными металлами, полностью заменяя и вытесняя их из традиционных сфер использования - автомобильного и текстильного машиностроения.

Применение этих сплавов обеспечивает снижение удельной металлоемкости узлов и конструкций при минимальной, по сравнению с черными и другими сплавами, трудоемкости их изготовления.

Основными легирующими элементами силуминов являются: кремний, магний, медь и цинк. В качестве малых'добавок используются: марганец, титан, никель и некоторые другие элементы, которые, способствуя повышению прочности и твердости, снижают, в той или иной степени, показатель пластичности силуминов.

Малые добавки вводят для разных целей. Титан используют как модификатор структуры, способствующий повышению механических и литейных свойств, за счет измельчения зерна. Марганец остается, пока, наиболее эффективной добавкой, уменьшающей вредное влияние основной примеси-железа, связывающей его в многокомпонентные фазы с более благоприятной морфологией. Никель вводят обычно для повышения характеристик жаропрочности. Образуемые им избыточные фазы кристаллизационного происхождения снижают показатели пластичности силуминов при комнатной температуре, действуя аналогично железу.

Итак, влияние состава силуминов на их механические свойства определяется в основном их фазовым составом. Отсутствие в литературе сведений о влиянии редкоземельных металлов (РЗМ) на состав и свойства силумина побудило к изучению диаграмм состояний тройных систем А1-8ьРЗМ и разработке, на их основе, новых коррозионностойких алюминиево-кремниевых сплавов, легированных РЗМ.

Цель работы заключается в исследовании природы физико-химического взаимодействия алюминия с кремнием и иттрием, путем построения диаграммы состояния тройной системы АЬБьУ и разработке коррозионостойких алюминиево-кремниевых сплавов в качестве конструкционных материалов.

Для достижения поставленной цели были решены следующие

задачи:

ч 1 ,! Ь 'Л.л I ,л|АЯ Б!»Ь>НОГЬКА

у V Лк ^'ЗЛр!

3

- построены некоторые политермические разрезы и проекция поверхности ликвидуса системы А1-8|'-У, в области богатой алюминием;

- изучена кинетика окисления твердых алюминиево- кремниевых сплавов, содержащих РЗМ;

- установлено легирующее влияние РЗМ на механические и аку-стодемпфирующие свойства алюминиево-кремниевых сплавов;

- на основе теоретических и экспериментальных исследований установлена возможность использования легированных РЗМ литейных алюминиевых сплавов в машиностроении для литья отдельных узлов текстильных машин.

Научная новизна. Экспериментально изучена диаграмма состояния квазибинарных разрезов системы А1-8ьУ. Построена проекция поверхности ликвидуса сплавов, в области богатой алюминием. Установлен механизм и кинетика высокотемпературного окисления силумина (АК 12), легированного РЗМ. Расшифрован фазовый состав продуктов коррозии сплавов. Установлена взаимосвязь между структурой и акустодемпфирующими свойствами легированных сплавов.

Практическая значимость работы состоит: в легировании сплава АК 12 редкоземельными металлами с целью улучшения физико-механических и химических свойств получаемых изделий; разработке нового коррозионностойкого алюминиевого сплава с повышенными, звукопоглащающими свойствами. Разработанные сплавы, с улучшенными механическими и акустодемпфирующими свойствами, прошли полупромышленные испытания в условиях АООТ Душанбинского арматурного завода и ПО «Таджиктекстилмаш».

Основные положения, выносимые на защиту:

- диаграмма состояния тройной системы А1-81-У, в области богатой алюминием;

- закономерности высокотемпературного окисления и коррози-онно-электрохимического поведения твердых алюминиево -кремниевых сплавов, легированных РЗМ;

- механические и акустодемпфирующие свойства эвтектического алюминиево-кремниевого сплава АК 12, легированного РЗМ.

Апробация работы. Основные положения диссертации обсуждались: на I Международной научно-технической конференции «Генезис, теория и технология литых материалов» (Владимир-Суздаль, Россия, 2002г.); Международной научно-практической конференции «16-сессия Шурой Оли Республики Таджикистан (12 созыва) и ее историческая значимость в развитии науки и образования» (Душанбе, 2003г.);

Международной научно-практической конференции «Научно - технический прогресс в металлургии» (Караганда, 2003г.); XIII Всероссийской конференции по термическому анализу (Самара, 2003г.); Межвузовской научно-практической конференции «Достижения в области металлургии и машиностроения Республики Таджикистан» (Душанбе, 2004г.).

Публикации. По результатам исследований опубликовано 3 статьи и 6 тезисов докладов.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, посвященных обзору литературы, технике эксперимента и экспериментальным исследованиям, а также выводов, списка литературы и приложения. Работа изложена на 99 страницах машинописного текста, включая 13 таблиц, 35 рисунков и 75 наименований библиографических ссылок.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе описан механизм взаимодействия алюминия с кремнием и редкоземельными металлами (цериевой подгруппы). Приведены данные о кристаллической структуре соединений образующихся в двойных системах Al-Si, А1-РЗМ, Si-РЗМ. Рассмотрены также вопросы о состоянии и перспективах применения акустодемп-фирующих материалов на основе алюминия и других материалов.

В главе П приведены результаты экспериментального исследования диаграммы состояний политермических разрезов и проекции поверхности ликвидуса системы Al-Si-Y.

В главе Ш обобщены результаты изучения коррозионных, физико-механических и акустодемпфирующих свойств сплава АК 12, легированного РЗМ.

Исследование и построение диаграммы состояния тройной системы AI-Si-Y

Сплавы для исследования получали прямым сплавлением компонентов в среде гелия марки ВЧ под избыточным давлением 0,5МПа на установке ВДТА-8М, с использованием корундовых тиглей. Скорость нагрева и охлаждения, в зависимости от состава сплава, варьировалась в пределах от 40 до 80 град/мин. Линейное повышение и понижение температуры печи установки осуществляли электронным программным устройством Р 133. Точность измерения температуры составляла ± 1 % от измеряемой величины.

Фазовое равновесие в системе Al-Si-Y. По результатом рентге-нофазового анализа, О.С. Заречнюком с сотрудниками построена диаграмма фазового равновесия системы Al-Si-Y, в области 0-0,333 ат.% иттрия при температуре 770К. Было выявлено образование тройных соединений- YSi2Al2,YSiAl2,Y5SiAl|4, YSioj9Ali ь YSio^Al] 4 и показано, что соединения YS12AI2 и Y5SiAl] 5 относятся к структурному типу La2J2S и Mg2Gd, соответственно.

Дифференциально-термическим (ДТА) и микроструктурным анализами (МСА) нами подтверждено наличие двухфазных равновесий в системе Al-YSiAl2, Al-Y5SiAl14, YSiAl2-YSi2AI2, YAl2-Y5SiAl14, YSiAl2-Y5SiAl]4 и установлено, что температура плавления тройных соединений - YSi2AI2, YSiAl2, Y5SiAlI4, составляет 1300°С, 1340°С, 1260°С, соответственно.

Разрез Al-YSi2Al2 (рис.1, табл.1) относится к эвтектическому типу. Эвтектика кристаллизируется при 610°С и 7,2 мол.% YSi2Al2. Наблюдается незначительная растворимость тройного соединения YSi2Al2 в алюминии. Все сплавы разреза Al-YSi2Al2 в твердом состоянии двухфазные.

т ос

1300 -

1100 - Ж

900 Ж+AlS / Ж+ YSi2 AI2

660 г/ / . 610

Г" ' 9 9

500 1 Г I (Al)+YSi2 AI2 1 1 1

А1

1300

20

40 60

YSi2 А ¡2, мол

80

YSI2 Al2

Рис. 1. Политермический разрез Al-YSi2Al2

Разрез А1-У81А12 (табл.1) также является эвтектическим. Эвтектика кристаллизируется при 650°С и 1,5 мол.% У812А12. Растворимость соединения в алюминии незначительна. Растворимость алюминия в соединении не обнаружена. Все сплавы разреза А1-У812А12 являются двухфазными.

Разрез А1-У581А114 (табл. 1) относится к эвтектическому типу. Кристаллизация эвтектики А1+У,81А1]4 происходит при 630°С и 4,8 мол.% соединения У581А114. В твердом состоянии сплавы разреза двухфазные.

Разрез У81А12-У812А12 (табл.1), как показали исследования, также относится к эвтектическому типу. Первый термический эффект соответствует начальной кристаллизации сплава, а второй -температуре кристаллизации эвтектики (880°С). Полученные результаты позволили определить точку эвтектики, которая содержит 91 мол.% тройного соединения У812АЬ.

Таблица 1

Химический и фазовый состав сплавов системы А1-8ьУА12

Химический состав, мол. % Термические эффекты при охлаждении, °С Фазовый состав сплавов по данным ДТА

А1 УвЬАЬ т, Т2

0 100 1300 — УБЬАЬ

40 60 1050 610 У812А12 + А1

80 20 800 610 У812А12 + А1

100 0 660 — А1

А1 У81А12

0 100 1340 — У81А12

40 60 1010 670 У81А12 + А1

60 40 880 630 У81А12 + А1

80 20 790 650 У81А12 + А1

100 — 660 — А1

А1 У581А114

0 100 1260 — У581А114

40 60 1060 635 У581А114 + А1

80 20 930 630 У581А114 + А1

100 0 660 — А1

У81А12 У812А12

0 100 1300 — У812А12

20 80 1240 880 У8ЬА12 + У81А12

60 40 1200 885 У812А12 + У81А12

100 0 1340 — У81А12

Разрезы У^А^Л^АЬ и У581А114-УА12. Методом ДТА установлено, что разрезы являются системами эвтектического типа, с ограниченной растворимостью компонентов в твердом и неограниченной растворимостью в жидком состояниях. Эвтектика в системах кристаллизируется при содержании тройного интерметаллида У581А114:45 мол.% в системе УА12-У58]А114 и 18 мол.% в системе У581А114-У81А12, соответственно при 980°С и 900°С.

Разрез Si-YSiAl2. Анализ термограмм сплавов показал, что разрез Si-YSiAb представляет собой псевдодвойную систему эвтектического типа с ограниченной растворимостью компонентов в твердом и неограниченной в жидком состояниях. Термический эффект при 950°С относится к кристаллизации эвтектики, которая образуется при 27 мол.% YSÍ2AI2.

Поверхность ликвидуса системы Al-Si-YA12 Для построения проекции поверхности ликвидуса системы, помимо указанных выше разрезов, получена серия сплавов, расположенных параллельно сторонам вторичных систем. Построение этих политермических сечений позволило определить направление линий моновариантных равновесий по методу Д.А. Петрова.

Сингулярной триангуляцией система AI-S¡-YA12 была разбита на следующие частные тройные системы: Al-Si-YSi2Al2, Al-YSi2Al2-YSiAl2, AI2-Y5SÍAI14, Al-Y5SiAli4-YAl2, каждая из которых исследовалась отдельно, а затем, посредством их суммирования, строилась общая поверхность ликвидуса (рис. 2)

Вторичная система Al-Si-YSi2Al2 ограничена тремя двойными системами эвтектического типа. Линии моновариантных эвтектических равновесий ejEi, е2Еь е3Е! отвечают эвтектическим равновесиями: Ж^АИ-Si, )K^Al+YSÍ2Al2, )Kí±Si+YSÍ2Al2, соответственно. Эти три моновариантные эвтектические линии сходятся в моновариантной точке Ei, где наблюдается нонвариантное четырехфазное

эвтектическое равновесие ЖA1+Si+YSi2Al2.

Во вторичной системе AI-YSÍ2AI2-YSÍAI2 располагаются три точки трехфазной эвтектической кристаллизации - ез, е4, е5 и одна точка четырехфазной эвтектической кристаллизации Е2. Линии моновариантных равновесий езЕ2, е4Е2, е5Е2 делят систему на области кристаллизации: алюминий - е3Е2е5А1, YSi2Al2-e3E2e4, YSiAl2-e4E2e5. Кристаллизация сплавов данной системы заканчивается при 570°С.

Вторичная система Al-YSiAl2-Y5SiAI14 ограничена тремя двойными системами эвтектического типа. В системе расположены три точки трехфазной эвтектической (е5, е6, е7) и одна точка четырехфазной эвтектической (Е3) кристаллизации. Эти точки соединены линиями моновариантных равновесий - е5Е3, е6Е3, е7Е3, которые, в свою очередь, делят систему на три части. Кристаллизация сплавов данной системы заканчивается в точки Е3 при 580 С по реакции

e¡(610 ) E2(57(f'j e,(577°l E/(55(fj

Al

Ж

«55

60 i

{638°) E3(580°)

£i(55<fy 20,

40/

M65<f) ibW)

;E4(6!0") e9(63g')

, P,(75<f)

К YAl 60

№<f)

5

O 4

lioo?.

Si

e2(95(f)

1-YSi2Al2

2-YSiAh

3-Y5SiAl]4

Y ,am%

Рис. 2. Проекция поверхности ликвидуса сплавов системы Al-Si-YAI2

Вторичная система А1-У581А114-¥А12 ограничена двумя системами эвтектического типа - А1-У58!А114 и У581А1|4-УА12 и системой А1-УАЬ, в которой имеет место кристаллизация инконгруэнтно плавящегося соединения УА13. На поверхности ликвидуса данной подсистемы образуются четыре области первичной кристаллизации: алюминий-е7Е4е9А1, У581А1]4-е7Е4е8, УАЬ-ецЕ^фь УАЬ-езРфь которые отделены, одна от другой, четырьмя эвтектическими

(е7Е4, е9Е4,е8Рь Р]Е4) и одной пернтектической (р)Р|) моновариантными кривыми. Процесс кристаллизации в этой системе завершается в нонвариантной точке Е4 при 610°.

Проекция поверхности ликвидуса системы АКБьУАЬ, в области богатой алюминием, была установлена с учетом построенных диаграмм состояний квазибинарных разрезов и путем обобщения поверхностей ликвидусов четырех частных подсистем. В алюминиевом углу системы выявлено существование шести полей первичной кристаллизации двойных и тройных интерметаллидов, а также исходных компонентов. На поверхности ликвидуса системы А^БьУАЬ наибольшая доля первичной кристаллизации относится к тройному интерметаллиду У812А12. В упомянутой области системы обнаружены девять двойных эвтектических точек (е|^-е9), четыре нонвариантных четырехфазных эвтектических (Е^ЕД а также по одной трехфазной (р0 и четырехфазной (Р]) пернтектической точке. В табл. 2 обобщены координаты нонвариантных трех- и четырехфазных равновесий, имеющих место в тройной системе А1-8ьУА12.

Таблица 2

Характеристики нонвариантных равновесий в системе А1-8ьУА1г

Нонвариант-ная точка (рис 2) Равновесие Содержание, ат.% Температура равновесия, °С

AI Si У

е. ЖвАИ-Si 87,5 12,5 - 577

е2 Ж^81+У812А12 10,8 83,8 5,4 950

е3 Ж^А1+У812А12 95,7 2,9 1,4 610

е4 Ж^У812А12+У81А12 40,9 38,6 20,5 880

е5 Ж^А1+У81А12 99,2 0,4 0,4 650

е6 Ж^ YSi Al2+Y5Si AI и 44,4 22,9 32,7 900

е7 Ж^А1+У581А114 96,2 0,6 3,2 630

е8 Ж^У581А114+УА12 40,4 7,4 52,2 980

е? Жз= ai+yai2 97,0 -- 3,0 638

Р1 Ж+УА12^УА13 76,6 - 23,4 980

е, Ж^А1+81+У812А12 65,0 33,7 1,3 550

е2 Ж==А1+У812А12+У81А12 75,0 15,3 9,7 570

е3 Ж=А1+У81А12+У581А114 84,0 7,4 8,6 580

е4 Ж^А1+У581А114+УА12 93,0 1,3 5,7 610

Р. Ж+УА12^А1+УА13 80,7 2,6 16,7 750

Изотермы ликвидуса сплавов, богатых алюминием, передают общий геометрический образ поверхности ликвидуса, с образованием трех конгруэнтно плавящихся тройных соединений, отражают области первичной кристаллизации компонентов, линии кристаллизации двойных и точки затвердевания тройных эвтектик и перитектик.

Исследование физико-химических и механических свойств сплава АК 12, легированного РЗМ

Сплавы для исследований получали в шахтных лабораторных печах типа СШОЛ, в интервале температур 800-1000° С, из силумина марки АК 12 и лигатур алюминия с 5% РЗМ (где РЗМ - Се, Рг, N(1), чистотой 99,7% (по массе). Химический состав сплавов составлял, %(по массе): 10-1281; от 0,005 до 0,5-РЗМ; остальное - А1.

Кремний и РЗМ в сплавах определяли атомно-абсорбционном методом. Металлографический анализ образцов сплавов осуществляли на световом микроскопе КЕОРНОТ-21. Травление шлифов проводили в 0,5% растворе Ш7 и 1% растворе №ОН, при чем основным травителем служил раствор фтористоводородной кислоты.

Окисление проводили в атмосфере воздуха при температурах 723 К, 773 К и 823 К. Изменение веса фиксировали по растяжению пружины с помощью катетометра КМ-8. Состав продуктов окисления сплавов изучали методом ИК спектроскопии на двухлучевом спектрометре иК-20. Полученные в результате окисления пленки, измельченные в порошок, подвергались также рентгенофазовому анализу.

Исследование проводили на установке ДРОН-1,5 с использованием медного Ко - излучения. Образцы, в виде порошка, готовили в агатовой ступке и, в виде коллоидной смеси, наносили на кюветку из оргстекла для снятия дифрактограмм. По сопоставлении экспериментальных значений межплоскостного расстояния, интенсивности и брегговского угла, с теоретически рассчитанными, был определен фазовый состав продуктов окисления.

Окисление сплава АК 12, легированного церием. Параболический характер кинетических кривых сплава АК 12 свидетельст-

вует, что процесс взаимодействия сплава с газовой фазой, лимитируется диффузионными процессами. Скорость окисления в зависимости от температуры изменяется от 2,3-10"4 кг м^ с"1, при 723К, до 3,0-10"4 кгм~2с"', при 823К. Кажущаяся энергия активации окисления составляет 139,8 кДж/моль.

Исследование процесса окисления сплава АК 12, содержащего 0,005 мас.% церия при температурах 723К, 773К и 823К показало, что в течение 5-10 минут кинетические кривые характеризуются значительными скоростями окисления и линейной зависимостью от времени. Далее, по мере увеличения защитной способности оксидной пленки, кривые плавно переходят в параболу. Сформировавшаяся оксидная пленка в начальных стадиях процесса, по видимому, не обладает достаточными защитными свойствами и большое количество кислородных вакансий создают слабые диффузионные затруднения. Процесс окисления сплава АК 12 +0,005 мас.% Се заканчивается к 15-20 минутам. Кинетические и энергетические параметры процесса окисления сплава обобщены в табл. 3.

Окисление сплава, содержащего 0,1 мас.% церия, изучали при 723, 773 и 823 К. Максимальная величина А§/з при окислении равна 9,5-10"2кг/м"2, минимальная 6-10"2кг/м2. Кажущаяся энергия активации окисления, вычисленная по тангенсу угла наклона прямой зависимости /§К-1 /Т, составляет 50 кДж/моль.

Легирование сплава АК 12 0,5 мас.% церием способствует некоторому увеличению истинной скорости окисления и, соответственно, уменьшению кажущейся энергии активации окисления, по сравнению с малолегированными сплавами. Так, если в интервале температур 723-823К значение истинной скорости окисления сплава АК 12, содержащего 0,005 мас.%. церия, изменяется от 2,3710^ до З^ОЮЛсгм'^с"1, с энергией активации 127,3 кДж/моль, то, в этом же интервале температур скорость окисления сплава, содержащего 0,5 мас.% церия, характеризуется величинами 3,48-3,56-10"4 кгм'2с"' с кажущейся энергией активации 24,2 к Дж/моль (табл. 3).

Таблица 3

Кинетические и энергетические параметры процесса окисления твердого сплава АК 12, легированного РЗМ

Содержание РЗМ в сплаве Температура Константа скорости окисления (К 10"4), Кажущаяся энергия активации окисле-

АК 12, мае % окисления, К кг м'2 с"1 ния, кДж/моль

0,0 723 2,30

773 2,58 139,8

823 3,00

0,005 Се 723 2,37

773 2,60 127,3

823 3,30

0,05 Се 723 2,45

773 2,67 91,9

823 3,42

0,1 Се 723 2,58

773 3,42 50,0

823 3,48

0,5 Се 723 3,48

773 3,54 24,2

823 3,56

0,005 Рг 723 2,48

773 3,34 116,8

823 3,38

0,05 Рг 723 2,48

773 3,52 83,7

823 3,52

0,1 Рг 723 2,48

773 3,38 50,2

823 3,52

0,5 Рг 723 2,48

773 3,38 19,1

823 3,52

0,005Ш 723 3,37

773 3,42 92,1

823 3,48

0,05 N<1 723 3,37

773 3,42 64,4

823 3,52

0,1 N<1 723 3,37

773 3,48 34,0

823 3,52

0,5 N<1 723 3,42

773 3,48 14,0

823 3,50

Исследование продуктов окисления алюминиево-кремниевых (12 мас.% кремния) сплавов, содержащих церий, методами ИСК и РФА свидетельствует, что фазовый состав оксидной пленки коррелирует с химическим составом сплавов (табл. 4).

Таблица 4

Фазовый состав продуктов окисления алюминиево-кремниевых сплавов, легированных церием (по данным ИКС и РФА)

Содержание церия в сплаве Частоты ИКС, см"1 Фазовый состав продуктов окисления сплавов

АК 12, мас.%

0,0 460,610, 650, 1100, у- А1203

700, 800, 1160 А128Ю5

0,005 460,610, 790, 1100, У- А1203

700, 800, 1160 А128Ю5

0,05 460,610, 790, 1100, у-А1203

700, 800, 1160, А128Ю5

1455, 1230, 2845 Се02

0,1 470,610, 790, 1100, у-А1203

700, 800, 1160, АЬБЮз

1450,2810 Се02

0,5 460,610,650, 1090, у-А1203

700, 800, 1160, А128Ю5

1460,2825,2850 Се02

Кислород с церием образует два соединения состава - Се02 и Се203. Оксид церия Се20з на воздухе не устойчив. Двуокись церия устойчива на воздухе при температуре до 2873К. Оксид церия не образует с оксидом алюминия химических соединений определенного состава или твёрдых растворов, при нагреве вплоть до 1943К. Выше 1943 К образуются два химических соединения - СеАЮз и Се20з'11А120з. В условиях наших опытов (Т<1943К) образующаяся, при окислении сплавов, оксидная пленка может состоять из смеси оксидов у-А1203, А128Ю5 и Се02.

В продуктах окисления всех исследованных сплавов данной системы обнаружены фазы - у-А120з, А128Ю5 и Се02. Доля последней фазы, по мере увеличения содержания церия в сплавах, растет незначительно.

Окисление сплава АК 12, легированного празеодимом. Окисление твердого сплава АК 12, содержащего 0,005 мас.% празеодима, проводили при температурах 723, 773 и 823К. Скорость окисления сплава в зависимости от времени и температуры, незначительно увеличивается, однако рост удельной массы образца к 15 минутам приобретает постоянное значение, равное 12,5-Ю"4 кг/м2 при 823К.

Кинетические кривые окисления сплава АК 12, содержащего 0,05 мас.% празеодима характеризуются интенсивным увеличением удельной массы в первые 5-10 минут. По мере роста толщины оксидной пленки, скорость процесса затормаживается. В продуктах окисления данного сплава, кроме А1203, также обнаружен оксид сложного состава А125Ю5.

Окисление сплавов, содержащих 0,1 и 0,5 мас.% празеодима исследовали в интервале температур 723-823К. В течение первых 10 минут кривые имеют линейный вид, однако к 15 минутам процесс окисления замедляется. При одной и той же температуре скорость окисления больше у сплава, содержащего 0,5 мас.% церия.

В целом, если проследить зависимость скорости окисления сплава АК 12 от содержания празеодима, при постоянной температуре, то можно отметить ее рост: при температуре 823К скорость окисления сплава с 0,005 мас.% празеодима растет от 3,3 8-10"4 кгм'^с"1 до 3,52-10"4 кг-м'Ч"1.

Увеличение скорости окисления сопровождается соответствующим уменьшением величины кажущейся энергии активации от 116,8 до 19,1 кДж/моль.

Окисление сплава АК 12, легированного неодимом. Кинетические кривые окисления твердого сплава АК 12, содержащего 0,005 мас.% неодима, при температурах 723, 773 и 823К характеризуются низкими скоростями окисления и подчиняются параболическому закону. Динамика увеличения удельной массы образца в зависимости от времени и температуры для сплава, содержащего 0,05 мас.% неодима, показывает, что с ростом температуры увеличивается скорость окисления. Процесс формирования защитной оксидной пленки заканчивается к 10 минутам.

Кинетические кривые окисления сплава, содержащего 0,1 мас.% неодима характеризуются более высокими значениями удельной массы образца, по сравнению со сплавом, содержащим 0,5 мас.% неодима. С ростом температуры, увеличивается скорость окисления, которая имеет порядок 10"4 кг м"2 с"', а кажущаяся энергия активации сплава равна 34,0 кДж/моль.

Сплав, содержащий 0,5 мас.% неодима характеризуется наибольшим значением истинной скорости окисления и, соответственно, наименьшей величиной кажущейся энергии активации.

Проведенные исследования свидетельствуют, что РЗМ, как легирующие добавки к сплаву АК 12, в некоторой степени, увеличивают окисляемость сплава. Это объясняется ухудшением защитной способности оксидного слоя, формирующегося над поверхностью сплава при его окислении. При переходе от церия к неодиму наблюдается рост активности сплавов.

Исследование влияния добавок РЗМ на коррозионно - электрохимическое поведение сплава АК 12 в среде 3% раствора N801. Исследование коррозионно-электрохимических свойств сплавов проводилось на цилиндрических образцах диаметром 8-10 мм и длиной 60-100 мм, которые перед погружением в электрохимическую ячейку шлифовали, полировали, а затем промывали спиртом и дистиллированной водой с последующей сушкой в эксикаторе.

Исследование проводили на потенциостате ПИ-5 0-1.1 со скоростью развертки потенциала 2 мВ/с в среде 3%-ного электролита КаС1. Электродом сравнения служил хлорсеребряный, а вспомогательным - платиновый. Образцы сплавов поляризовали в положительном направлении от стационарного потенциала, установившегося при погружении, затем в обратном направлении, до величины потенциала - 1800 мВ, в результате чего происходило восстановление оксидной пленки. Наконец, образцы поляризовали в положительном направлении до потенциала питингообразования. Ток коррозии находили графически на катодной кривой с учетом таффе-ловского наклона (^=0,1205), поскольку в нейтральных средах процесс питтинговой коррозии алюминия и его сплавов контролируется катодной реакцией ионизации кислорода. Расчет скорости коррозии, как функции тока коррозии, проводили по формуле: К = 'корр к (где к = 0,335 г/А' час).

Добавки иттрия до 0,1 мас.% положительно влияют на скорость электрохимической коррозии сплавов. Так, если величина тока коррозии (/корр.) у нелегированного сплава находится на уровне 0,007 А/м2, то у сплава, легированного 0,1 мас.% иттрием /КОрр., составляет 0,003 А/м2, что почти в 2,5 раза меньше, чем у исходного сплава. Дальнейший рост концентрации иттрия до 1,0 мае. % способствует увеличению плотности тока коррозии до 0,004 А/м2. Это можно объяснить, на наш взгляд, предельной растворимостью иттрия в сплаве АК 12.

Согласно фазовой диаграмме состояния системы А1-8ьУ, структура сплава АК 12 состоит из эвтектики а -А1+81+У812А12. Увеличение содержания иттрия в АК 12 способствует образованию и росту количества фазы У812А12 Последняя, по видимому, является электроотрицательной и усиливает избирательную коррозию вышеуказанного сплава.

Аналогичным образом было исследовано электрохимическое поведение сплава АК 12, легированного церием, празеодимом и неодимом. С ростом концентрации РЗМ потенциал свободной коррозии все больше смещается в положительную область. Среди исследованных РЗМ сплавы с неодимом характеризуются более положительным значением потенциала свободной коррозии, особенно сплав, содержащий 0,5 мас.% неодима. Наиболее коррозионностой-кими являются сплавы, легированные неодимом, наименее - сплавы легированные церием (табл. 5).

Таблица 5

Влияние РЗМ на электрохимические характеристики (х.с.э)

сплава АК 12 в среде электролита 3%-ного 1ЧаС1. _(скорость развертки потенциала 2 мВ/с) _

Содержание РЗМ в сплаве АК 12, мас.% -Р корр .Р ^корр п о *корр Ю К'Ю"3

в А/м2 г/м2час

0,005 Се 0,894 1,398 0,760 1,5 5,00

0,05 Се 0,850 1,306 0,700 1,4 4,69

0,1 Се 0,846 1,280 0,650 1,3 4,35

0,5 Се 0,832 1,263 0,640 1,2 4,02

0,005 Рг 0,825 1,255 0,660 1,2 4,01

0,05 Рг 0,820 1,250 0,550 1,1 3,70

0,1 Рг 0,817 1,255 0,520 1,1 3,68

0,5 Рг 0,815 1,202 0,500 1,0 3,35

0, 005 N(1 0,814 1,176 0,630 0,9 3,01

0,05 N(1 0,804 1,155 0,580 0,8 2,68

0,1 N<1 0,800 1,125 0,560 0,6 2,01

0,5 Ш 0,777 1,047 0,550 0,5 1,67

В целом, уровень коррозионной стойкости силуминов можно отнести к среднему. Они могут эксплуатироваться в промышленной атмосфере без защиты, либо с защитой поверхности отливок, которая обычно осуществляется окраской. Силумины не склонны к коррозии под напряжением, а скорость их коррозии на воздухе и в воде существенно зависит от состава.

Акустодемпфирующие и механические свойства сплава АК 12, модифицированного РЗМ. Учитывая, что многие детали и узлы механизмов подвержены значительным нагрузкам: удары, циклическое изменение температуры, вибрация и т.п., то при их конструировании необходимо всестороннее знание свойств сплавов. Одними из важных эксплуатационных характеристик материалов являются механические свойства.

Единственный способ незначительного повышения прочности и пластичности Al-Si сплавов - это измельчение эвтектических кристаллов кремния. Наиболее универсальный путь - модифицирование структуры силуминов малыми добавками.

В данной работе, в качестве элементов модификатора, были использованы церий, празеодим и неодим. Для создания научных основ при разработке сплавов с полезными свойствами, была исследована и построена тройная диаграмма состояния Al-Si-Y в области богатой алюминием. Для промышленных силуминов, важными характеристиками являются: определяемое при растяжении временное сопротивление (ств), предел выносливости (tf-i), относительное удлинение (8), а также твердость по Бринелю (НВ) при комнатной температуре. Испытанию на растяжение подвергались образцы с круглым сечением с10=6мм и длиной рабочей части /о=10 х do по ГОСТу 1497-84. Испытания проводились на разрывной машине типа Р-5. Результаты испытания механических свойств сплавов обобщены в табл. 6.

Таблица 6

Механические свойства сплава АК 12, легированного РЗМ

Содержание РЗМ в сплаве АК 12, мае % МПа СТ-Ь МПа 5, % НВ, МПа d3 дБ/мс

- 150 42 4,0 500 2,18

0,005Се 238 95 2,6 680 5,99

0,05 Се 250 100 2,0 714 7,10

0,1 Се 250 100 1,8 715 7,43

0,5 Се 228 91 2,7 650 6,57

0,005 Рг 207 83 2,9 590 8,78

0,05 Рг 217 87 2,8 621 9,09

0,1 Рг 238 95 2,6 680 9,50

0,5 Рг 227 90 2,7 649 8,07

0,005 Nd 200 80 3,0 570 5,74

0,05 Nd 217 87 2,8 620 6,06

0,1 Nd 233 93 2,6 665 7,39

0,5 Nd 210 84 2,9 600 7,07

Как видно из таблицы, увеличение содержания РЗМ (Се, Рг, N(1) в сплаве АК 12 приводит к повышению механических свойств, что связано с измельчением эвтектики (а-А1+50 и алюминиевого твердого раствора, благодаря модифицирующему эффекту РЗМ. Характер влияния РЗМ во всех случаях одинаковый. Среди сплавов модифицированных РЗМ наилучшими механическими свойствами обладают сплавы, легированные церием.

Акустодемпфирующие свойства металлических материалов при ударном возбуждении образца, являются наиболее важной характеристикой при разработке конструкций машин и механизмов, генерирующих шум механического происхождения.

По данным экспериментальных исследований акустодемпфи-рующих свойств установлено, что с повышением содержания РЗМ в сплаве АК 12, от 0,005 мас.% до 0,1 мас.%, уровень скорости затухания звука значительно уменьшается. Однако показатель дБ/мс является положительным, по сравнению с исходными сплавами. Это, по-видимому, связано с улучшением структуры и измельчением зерна, благодаря модифицирующему эффекту РЗМ.

Таким образом, на основе полученных экспериментальных данных, устанавливающих закономерности, связывающие акустодемпфирующие и механические свойства, можно определить оптимальные соотношения РЗМ, как легирующего элемента в промышленном силумине АК 12 в диапазоне 0,01-0,5 мас.%.

По степени демпфирования звуковых колебаний, изучаемые легирующие элементы располагаются в ряду: Се-Рг-Ш. При этом следует отметить, что рассеивание акустических волн происходит тем лучше, чем меньше добавки РЗМ.

Высокие демпфирующие свойства этих сплавов позволяют использовать их для изготовления деталей машин с улучшенными шумовибропоглащающими характеристиками.

Выводы

1. В системе А1-81-У экспериментально подтверждено существование тройных соединений состава: У812А12, У81А12, ¥581А114 и установлено, что фазы У812А12, У81А12, У581А114 плавятся конгруэнтно при 1300°С, 1340°С и 1260 С, соответственно. Изотермическое сечение системы АКБьУ характеризуется одно-, двух- и трехфазными равновесиями. Алюминиевый твердый раствор находится в равновесии с тройными интерметалидами У81А12 и У581А114.

2. Методами физико-химического анализа построены семь политермических разрезов, исходящих из алюминия, тройных и двойных интерметалидов: А1-У8ЬА12, А1-У81А12, А1-У581А1|4, У812А12-У81А12, У81А12-У58]А114, У581А114-УА12 и 81- У8ЬА12. Показано, что все разрезы являются квазибинарными эвтектического типа. Определены характеристики нонвариантных равновесий 4 квазитройных подсистем области первичной кристаллизации компонентов системы на поверхности ликвидуса.

3. Методом термогравиметрии исследована кинетика окисления сплава АК 12, легированного РЗМ и установлено, что процесс окисления протекает по параболическому закону. Истинная скорость окисления имеет порядок 10"4, кажущаяся энергия активации окисления составляет 14,0-127,3 кДж/моль, в зависимости от состава сплава. Методами РФА и ИК-спектроскопии показано, что продуктами окисления являются: у-А1203, А128Ю5 и Се02. Доля последней фазы, по мере увеличения содержания церия в сплавах, незначительно растет.

4. Изучено влияние РЗМ на коррозионно-электрохимическое поведение сплава АК 12 и показано, что с увеличением концентрации РЗМ скорость коррозии сплавов уменьшается. При этом наблюдается смещение потенциалов свободной коррозии и питингообразо-вания в более положительную область.

5. На основе модифицированного РЗМ сплава АК 12, разработаны новые сплавы с высокой пластичностью и акустодемпфирующими свойствами. В условиях АООТ Душанбинского арматурного завода апробирована технология литья деталей машин с улучшенными шумо-вибро-поглощающими характеристиками из разработанных сплавов.

Основные результаты диссертации отражены в следующих публикациях:

1. Назаров Х.М., Амонов И.Т., Рахмонов К.А., Сангов М.М., Ганиев И.Н. Акустодемпфирующие свойства алюминиево-железовых сплавов с РЗМ. -Литейщик России, 2002, №2, -с. 26-27.

2. Сангов М.М., Ганиев И.Н., Зульфанов С.З., Назаров Х.М. Модифицирование сплавов АК 12 редкоземельными металлами. /Материалы Международной научно-практической конференции «16 сессия Шурой Оли Республики Таджикистан» (12 созыва) и ее историческая значимость в развитии науки и образования, Душанбе, ТТУ, 2002, -с. 115-116.

3. Сайтов М М., Ганиев И.Н., Назаров Х.М. "Звукопоглощающие материалы на основе сплава AK 12, модифицированного РЗМ и ЩЗМ -Доклады АН Республики Таджикистан, 2002,t.XLV,№1 1-12,-с.87-91.

4. Амонов И.Т., Назаров Х.М., Ганиев И.Н., Сангов М.М. Механические свойства алюминиевых сплавов с РЗМ. /Материалы международной научно-технической конференции. «Генезис, теория и технология литых материалов», Владимир-Суздаль. Россия,2002,-с.128-129

5. Сангов М.М., Ганиев И.Н., Назаров Х.М., Бердиев А.Э. Об окислении сплава AK 12, модифицированного церием, кислородом из газовой фазы. -Доклады АН Республики Таджикистан, 2003, t.XLVI, №1-2, -с. 34-39.

6. Сангов М.М., Ганиев И.Н., Назаров Х.М., Амонов И.Т., Термическая устойчивость тройных алюминидов РЗМ. /Материалы II-Международной научно-практической конференции «Научно-технический прогресс в металлургии», Караганда, 2003, -с. 16-18.

7. Амонов И.Т., Сангов М.М., Ганиев И.Н., Назаров Х.М. Термический анализ тройных систем Al-Fe-РЗМ и Al-Si-P3M. /Материалы XII Всероссийской конференции по термическому анализу Самара, 2003, -с. 68-69.

8. Сангов М.М., Ганиев И.Н., Назаров Х.М., Махмадуллоев X., Модифицированные литейные алюминиевые сплавы для машиностроительного комплекса г. Душанбе. /Материалы конференции «Роль города Душанбе в развитии науки и культуры Таджикистана». Душанбе, 2004, -с. 27-29.

9. Сангов М.М., Ганиев И.Н., Назаров Х.М., Бердиев А.Э., Убай-дуллоев Т.С. Фазовый состав и коррозионо-электрохимическое поведение сплава АК 12, легированного иттрием. /Материалы научно-практической конференции «Достижения в области металлургии и машиностроения Республики Таджикистан». Душанбе, ТТУ. 2004, -с. 35-36.

Формат 60x90/16. Бумага фин.копир. Гарнитур Times New Roman. Усл.п.л.2.3. Заказ №134 тираж 100 экз.

734042, Таджикистан, г. Душанбе, пр. Раджабовых, 10, ИО ТТУ

i

i

РНБ Русский фонд

2004-4 30381

 
Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата технических наук, Сангов, Муродали Махмадиевич

ВВЕДЕНИЕ.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

ГЛАВА 1. ОСОБЕННОСТИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ АЛЮМИНИЯ С КРЕМНИЕМ И РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫМИ МЕТАЛЛАМИ

Обзор литературы).

1.1. Состав и свойства сплавов системы алюминий-кремний.

1.2. Структура и свойства сплавов систем алюминий-редкоземельный металл.

1.3. Структура и свойства сплавов систем кремний-редкоземельный металл.

1.4. Состояние и перспективы применения акустодемпфирующих материалов на основе алюминия и других материалов.

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ И ПОСТРОЕНИЕ ДИАГРАММЫ

СОСТОЯНИЯ ТРОЙНОЙ СИСТЕМЫ Al-Si-Y.

2.1. Методики синтеза и исследования сплавов тройной системы алюминий-кремний-иттрий.

2.2. Фазовое равновесие в системе Al-Si-Y.

2.3. Политермические разрезы системы Al-Si-YA12.

2.4. Поверхность ликвидуса системы Al-Si-YA12.

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ И МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СПЛАВА АК 12, ЛЕГИРОВАННОГО РЗМ.

3.1. Синтез сплава АК 12, легированного РЗМ.

3.2. Окисление сплава АК 12, легированного РЗМ (цериевой подгруппы) кислородом воздуха.

3.3. Исследование влияния добавок РЗМ на коррозионно-электро-химическое поведение сплава АК12 в среде 3% NaCl.

3.4. Исследование влияния РЗМ на механические свойства сплава АК 12.

3.5. Демпфирующие свойства алюминиевых сплавов, легированных РЗМ

ВЫВОДЫ.

 
Введение диссертация по химии, на тему "Сплавы алюминия с кремнием, иттрием, церием и неодимом"

Актуальность темы. Литейные алюминиево-кремниевые сплавы (силумины) относятся к сплавам эвтектического типа и широко используются как конструкционные материалы. Благодаря хорошей технологичности, достаточно высокому уровню физических, механических свойств и коррозионной стойкости, они успешно конкурируют с черными металлами, полностью заменяя и вытесняя их из традиционных сфер использования: автомобильного и текстильного машиностроения.

Применение этих сплавов обеспечивает снижение удельной металлоемкости узлов и конструкций при минимальной, по сравнению с черными и другими сплавами, трудоемкости их изготовления.

Основными легирующими элементами силуминов являются: кремний, магний, медь и цинк. В качестве малых добавок используются: марганец, титан, никель и некоторые другие элементы, которые, способствуя повышению прочности и твердости, снижают, в той или иной степени, показатель пластичности силуминов.

Малые добавки вводят для разных целей. Титан используют как модификатор структуры, способствующий повышению механических и литейных свойств, за счет измельчения зерна. Марганец остается, пока, наиболее эффективной добавкой, уменьшающей вредное влияние основной примеси-железа, связывающей его в многокомпонентные фазы с более благоприятной морфологией. Никель вводят обычно для повышения характеристик жаропрочности. Образуемые им избыточные фазы кристаллизационного происхождения снижают показатели пластичности силуминов при комнатной температуре, действуя аналогично железу.

Итак, влияние состава силуминов на их механические свойства определяется в основном их фазовым составом. Отсутствие в литературе сведений о влиянии редкоземельных металлов (РЗМ) на состав и свойства силумина побудило к изучению диаграмм состояний тройных систем Al-Si-РЗМ и разработке на их основе новых коррозионностойких алюминиево-кремниевых сплавов, легированных РЗМ.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Цель работы заключается в исследовании природы физико-химического взаимодействия алюминия с кремнием и иттрием, путем построения диаграммы состояния тройной системы Al-Si-Y и разработке коррозионостойких алюминиево-кремниевых сплавов в качестве конструкционных материалов.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

- построены некоторые политермические разрезы, и проекция поверхности ликвидуса системы Al-Si-Y, в области богатой алюминием;

- изучена кинетика окисления твердых алюминиево- кремниевых сплавов, содержащих РЗМ;

- установлено легирующее влияние РЗМ на механические и акустодемпфи-рующие свойства алюминиево-кремниевых сплавов;

- на основе теоретических и экспериментальных исследований установлена возможность использования легированных РЗМ литейных алюминиевых сплавов в машиностроении для литья отдельных узлов текстильных машин.

Научная новизна. Экспериментально изучена диаграмма состояния квазибинарных разрезов системы Al-Si-Y. Построена проекция поверхности ликвидуса сплавов, в области богатой алюминием. Установлен механизм и кинетика высокотемпературного окисления силумина (АК 12), легированного РЗМ. Расшифрован фазовый состав продуктов коррозии сплавов. Установлена взаимосвязь между структурой и акустодемпфирующими свойствами легированных сплавов.

Практическая значимость работы состоит: в легировании сплава АК 12 редкоземельными металлами с целью улучшения физико-механических и химических свойств получаемых изделий; - разработке нового коррозионностой-кого алюминиевого сплава с повышенными, звукопоглащающими свойствами. Разработанные сплавы, с улучшенными механическими и акустодемпфирующими свойствами, прошли полупромышленные испытания в условиях АООТ Душанбинского арматурного завода и ПО «Таджиктекстилмаш».

Основные положения, выносимые на защиту:

- диаграмма состояния тройной системы Al-Si-Y, в области богатой алюминием;

- закономерности высокотемпературного окисления и коррозионно - электрохимического поведения твердых алюминиево - кремниевых сплавов, легированных РЗМ;

- механические и акустодемпфирующие свойства эвтектического алюминие-во-кремниевого сплава АК 12, легированного РЗМ.

Апробация работы. Основные положения диссертации обсуждались: на I Международной научно-технической конференции «Генезис, теория и технология литых материалов» (Владимир-Суздаль, Россия, 2002г.); Международной научно-практической конференции «16-сессия Шурой Оли Республики Таджикистан (12 созыва) и ее историческая значимость в развитии науки и образования» (Душанбе, 2003г.); Международной научно-практической конференции «Научно-технический прогресс в металлургии» (Караганда, 2003г.); XIII Всероссийской конференции по термическому анализу (Самара, 2003г.); Межвузовской научно-практической конференции «Достижения в области металлургии и машиностроения Республики Таджикистан» (Душанбе, 2004г.).

Публикации. По результатам исследований опубликовано 3 статьи и 6 тезисов докладов.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, посвященных обзору литературы, технике эксперимента и экспериментальным исследованиям, а также выводов, списка литературы и приложения. Работа изложена на 99 страницах машинописного текста, включая 13 таблиц, 35 рисунков и 75 наименований библиографических ссылок.

 
Заключение диссертации по теме "Физическая химия"

выводы

1. В системе Al-Si-Y экспериментально подтверждено существование тройных соединений состава: YSi2Al2, YSiAl2, Y5SiAli4 и установлено, что фазы YSi2Al2, YSiAl2, Y5SiAl14 плавятся конгруэнтно при 1300°С, 1340°С и 1260°С, соответственно. Изотермическое сечение системы Al-Si-Y характеризуется одно-, двух- и трехфазными равновесиями. Алюминиевый твердый раствор находится в равновесии с тройными интерметалидами YSiAl2 и Y5SiAli4.

2. Методами физико-химического анализа построены семь политермических разрезов, исходящих из алюминия, тройных и двойных интерметалидов: А1-YSi2Al2, Al-YSiAl2, Al-Y5SiAli4, YSi2A12-YSiAl2, YSiAl2-Y5SiAl14, Y5SiAlu-YA12 и Si-YSi2Al2. Показано, что все разрезы являются квазибинарными эвтектического типа. Определены характеристики нонвариантных равновесий 4 квазитройных подсистем области первичной кристаллизации компонентов системы на поверхности ликвидуса.

3. Методом термогравиметрии исследована кинетика окисления сплава АК 12, легированного РЗМ и установлено, что процесс окисления протекает по параболическому закону. Истинная скорость окисления имеет порядок 10"4, кажущаяся энергия активация окисления составляет 14,0-127,3 кДж/моль, в зависимости от состава сплава. Методами РФА и ИК-спектроскопии показано, что продуктами окисления являются: у-А1203, Al2SiOs и Се02. Доля последней фазы, по мере увеличения содержания церия в сплавах, незначительно растет.

4. Изучено влияние РЗМ на коррозионно-электрохимическое поведение сплава АК 12 и показано, что с увеличением концентрации РЗМ скорость коррозии сплавов уменьшается. При этом наблюдается смещение потенциалов свободной коррозии и питингообразования в более положительную область.

5. На основе модифицированного РЗМ сплава АК 12, разработаны новые сплавы с высокой пластичностью и акустодемпфирующими свойствами. В условиях АООТ «Душанбинский арматурный завод» апробирована технология литья деталей машин с улучшенными шумо-вибро-поглощающими характеристиками из разработанных сплавов.

 
Список источников диссертации и автореферата по химии, кандидата технических наук, Сангов, Муродали Махмадиевич, Душанбе

1. Мондольф Л.Ф. Структура и свойства алюминиевых сплавов. -М.: Металлургия, 1997, -640с.

2. Хансен М., Андерко К. Структуры двойных сплавов. М.: Металлургиздат, 1962, Т.1,2,-1188с.

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

4. Ганиев И.Н., Олимов Н.С., Эшов Б.Б. Исследование процесса окисления расплавов Al-Si кислородом воздуха Известия РАН Металлы, 2000, №2, с.129-133.

5. Филиппов Е.С., Крестовников А.Н. Изменение ближнего порядка в жидкой фазе эвтектической системы Изв. ВУЗов. Черн. металлургия, 1971, №5, с.123-127.

6. Филиппов Е.С. Эффективный радиус атома металла в модели сфер взаимодействия Изв. ВУЗов. Черн. металлургия, 1971, №7, с.114-118.

7. Филиппов Е.С. Особенности простых структурно-эвтектических превращений в жидкой фазе систем металл-полупроводник и металл-металл Изв. ВУЗов. Черн. металлургия, 1973, №1, с.129-134.

8. Филиппов Е.С., Крестовников А.Н. Исследование структурных переходов в жидкой фызе системы с эвтектическим и перитектическим превращениями -Изв. АН СССР. Металлы, 1971, №3, с.78-81.

9. Торопов А.А., Варзаковский В.П., Лапин В.В., Курцева Н.Н. Диаграммы состояния силикатных систем: Справочник. Т.А.-М-Л.: Наука, 1969, -807с.

10. Пивкина О.Г, Дискин А.М, Шиняев А.Я. Структурные характеристики и жаропрочность сплавов Al-Si Известия АН СССР. Металлы, 1990, №6, с.92-99.

11. Афанасьев М.В, Перепятько В.Н. Некоторые особенности линейного расширения деформируемых сплавов Al-Si Известия АН СССР. Металлы, 1990, №6, с.116-118.

12. Нестеренко А.М, Узлов К, Куцова В.З., Нищенко А.Н. Влияние скорости охлаждения на образование твердых растворов в системе Al-Si Известия АН СССР. Металлы, 1988, №2, с. 192-196.

13. Строганов Г.Б., Ротенберг В.А., Гершман Г.Б. Сплавы алюминия с кремнием. -М.: Металлургия, 1977, -272с.

14. Строганов Г.Б. Высокопрочные литейные алюминиевые сплавы. -М.: Металлургия, 1985, -216с.

15. Колобнев И.Ф. Жаропрочность литейных алюминиевых сплавов.-М.: Металлургия, 1985,-216с.

16. Пригунова А.Г., Белов Н.А., Таран Ю.Н. Силумины. Справочник. -М.: МИСиС, 1996,-175с.

17. Металловедение алюминия и его сплавов: Справочник. Под редакции. -М.: Металлургия, 1983, -280с.

18. Алюминиевые сплавы (свойства, обработка, применение): Справочник: пер. с нем. /под редакции Дрицина М.Е., Райтбарга Д.Х. -М.: Металлургия, 1979, -680с.

19. Диаграммы состояние систем на основе алюминия и магния. -М.: Наука, 1977, -288с.

20. Фридляндер И.Н. Металловедение алюминия и его сплавов. -М.: Металлургия, 1983,-111с.

21. Савицкий Е.М., Терекова В.Ф. Сплавы редкоземельных металлов. -М.: Издательство АН СССР, 1962, -280с.

22. Спединг Ф.Даан А. Редкоземельные металлы. -М.: Мир, 1965, -320с.

23. Гшнейднер К.Сплавы редкоземельных металлов. -М.: Мир, 1965, -427с.91

24. Лякишев Н.П. Диаграммы состояния двойных металлических систем.: Справочник в 3-х т. -М.: Машиностроение, 1996, -622с.

25. Gischneidner, Jr, К.A., Colderwood FW. The lantanym- aluminum system Ball. Alloy Phase Piagrams, 1988, v.9, №6, p.686-689.

26. Gischneidner. Jr., K.A. The Ce-Al system Bull. Alloys. Phase Diagrams, 1981, №2, p.224-225.

27. Gischneidner. Jr., K.A., Colderwood F.W. The Al-Pr system Bull. Alloys. Phase Diagrams, 1989, v.10, №1, p.31-33.

28. Коненко B.H., Голубев C.B. Система Al-Nd Известия АН СССР. Металлы, 1990, №2, с.197-199.

29. Gischneidner. Jr., К.А., Colderwood F.W. The Al-Sm system Bull. Alloys. Phase Diagrams, 1989, v. 10, №1, p.31-33.

30. Elliot R.P., Jhunk F.A. The Al-Gd system Bull. Alloy. Phase Diagrams, 1981, v.2, №2, p.215-217.

31. Дриц M.E., Каданер Э.С., Туркина Н.И., Кузьмина В.Н.Структура свойства сплавов алюминий-тербий Известия. ВУЗов. Цветная металлургия, 1978, №3, с.157-158.

32. Chai Jiang. Ye Yupu. The Al-Dy system. Proc. 6th Kat. Symp. Phase Piagr., shenyang. Nov.20-24, 1990. Shenyang, 1990, p.153-155.

33. Gischneidner. Jr., K.A., Colderwood F.W. The Al-Ho system Bull. Alloy. Phase Diagrams, 1988, v.9, №6, p.684-686.

34. Gischneidner. Jr., K.A., Colderwood F.W. The Al-Er system Bull. Alloys Phase Diagrams, 1988, v.9, №6, p.676-678.

35. Gischneidner. Jr., K.A., Colderwood F.W. The Al-Yb system Bull Alloys Phase Diagrams, 1989, v. 10, №1, p.47-49.

36. Гладышевский Е.И. Кристаллохимия силицидов и германидов. -М.: Металлургия, 1971, -370с.

37. Гладышевский Е.И., Бодак О.И. Кристаллохимия интерметаллических соединений редкоземельных металлов. -Львов: Высшая школа, 1982, -255с.

38. Савицкий Е.М., Терекова В.Ф. Металловедение редкоземельных металлов. -М.: Наука, 1975, с. 151-153.

39. Лундин С. Сб. «Новые исследования редкоземельных металлов», серия «Металлы в новой технике» -М.: Мир, 1964, с.89.

40. Скурихин М.Н., Калистратов О.Н. , Бычихин Г.А. Композиционные сплавы и области их применения в качестве конструкционных материалов Черная металлургия. Бюл. Ин-та. «Черметинформация», 1986, №23, с.2-11.

41. Фавстов Ю.К., Шульга Ю.Н., Рахштадт А.Г. Металловедение высокодемп-фирующих сплавов. -М.: Металлургия, 1980, -271с.

42. Фавстов Ю.К. Демпфирующие сплавы. Т. 18 В Сб. Металловедение и термическая обработка. -М.: ВИНИТИ, 1984, с.94-154.43. Патент №307363 (США).

43. Новый сплав Сайлентэилой с высокой демпфирующей способностью (для снижения шума и выбрации): Проспект фирмы «Тошиба металл продакте дивижн». Япония.

44. Кршитал Н.А., Головин С.А. Внутренние трения и структура металлов. -М.: Металлургия, 1976, -376с.

45. Грацианов Ю.А. Металлические порошки из расплавов. -М.: Металлургия, 1970, -200с.

46. Скурихин М.Н., Гавская Н.М., Карелин Ф.Р. Новый конструкционный материал ДЗО-МП Сталь, 1986, №9, с.82-85.

47. Иванова B.C., Баланкин А.С., Бунин И.Ж. Синергетика и фракталы в материаловедении. -М.: Наука, 1994, -383с.

48. Кочержинский Ю.А., Безштонько Н.Н. Высокотемпературный дифференциальный термоанализатор ВДТА Известия СО АН СССР, 1974, вып. 4, №9, с.32-35.

49. Берг А.Г. Введение в термографию. -М.: Металлургия, 1969, -395с.

50. Панченко Е.В., Скаков Ю.А., Кример Б.И. Лаборатория металлографии. -М.: Металлургия, 1965, -11с.

51. Коваленко B.C. Металлографические реактивы. Справочник. -М.: Металлургия, 1973, -5с.

52. Беккерт М., Клемм X. Справочник по металлографическому травлению. -М.: Металлургия, 1979, -136с.

53. Буданова Л.М., Володарская Р.С., Канаева Н.А. Анализ алюминиевых и магниевых сплавов. -М.: Металлургия, 1966, -360с.

54. Вахобов А.В., Обидов Ф.У., Вахобова Р.У. Высокочистый алюминий и его сплавы. Часть II. НПИЦентр, Душанбе, 1995, -232с.

55. Муравьева А.А. Фазовые равновесия и кристаллические структуры соединение в тройных системах алюминия и кремния или германия с редкоземельными металлами: Автореф. Дис.канд.хим.наук. -Львов, 1972, -23с.

56. Бодак О.Н., Гладышевский Е.Н. Тройные системы, содержащие редкоземельные металлы. Справочник .-Львов: Вища школа. Изд-во при Львов-унте, 1985,-328с.

57. Петрова Д.А. Двойные и тройные системы. -М.: Металлургия, 1986, -256с.

58. Хавезов И., Цалев Д. Атомно-адсобционный анализ.-Л.: Химия, 1983, с.108-111.

59. Химико-аналитические методы. ИСАМ. Инструкция. №5. -М.: ВИМС, 1968, -30с.

60. Лепинских Б.М., Киселев В.Н. Об окисление жидких металлов и сплавовкислородом из газовой фазы-Известия АН СССР. Металлы, 1974,№5,с.51-54.94

61. Ганиев Н.Н., Назаров X. М., Сангов М.М. Об окисление сплава АК 12, модифицированного церием кислородом из газовой фазы Доклады АН Республики Таджикистан, 2003, №1-2, с.65-68.

62. Акопов Ф.А. Полубоярдинов Д.Н. Вопросы материаловедения. /Труды МАТИ, 1966, вып. 50, -191с.

63. Леонтьев А.И., Андреев А.В., Швайковский В.Е., Келлер Э.К.- Известия АН СССР. Неорганические материалы, 1996, т.2, №3, с.517-529.

64. Леонов А.И., Келлер Э.К. Известия АН СССР. Сер. хим. наук, 1962, №11, с.1905-1910.

65. Ганиев И.Н., Джураева Л.Т. Литейное производство, 1989, №3, с.30-35.

66. Кеме Г. Коррозия металлов. -М.: Металлургия, 1984, -400с.

67. Вайнер А.С. Справочник по защитно-декоративным покрытиям. -М.: Металлургия, 1951,-300с.

68. Томашов Н.Д., Чернова Т.П. Коррозия и коррозионно-стойкие сплавы. -М.: Металлургия, 1973, -232с.

69. Ганиев И.Н., Пархутик П.А., Вахобов А.В., Купрянова И.Ю. Модифицирование силуминов стронцием. -Минск.: Наука и техника, 1985, -143с.

70. Мельцев М.В., Барсуков Т.А., Борин Ф.А. Металлография цветных металлов и сплавов (с приложением атласа микро и макроструктур). -М.: Метал-лургиздат, 1960, -372с.

71. Мельцев М.В. Металлография промышленных цветных металлов и сплавов. -М.: Металлургия, 1970, -364с.

72. Хакдодов М.М. Экспериментальная установка для исследования акусто-демпфирующих свойств материалов Инф. листок. №78. Душанбе. Тадж. НПИ Центр, 2001,-Зс.

73. Сангов М.М., Ганиев Н.Н., Назаров Х.М. Звукопоглощающие материалы на основе сплава АК 12, модифицированного РЗМ и ЩЗМ Доклады АН Республики Таджикистан, -2002, №11-12, с.48-54.• »