Теплофизические свойства алюминиево-бериллиевых сплавов с редкоземельными металлами тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.14 ВАК РФ

На правах рукописи

УДК 536.21

Самисв Кудбидин Абдулхайевич

ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АЛЮМИНИЕВО-БЕРИЛЛИЕВЫХ СПЛАВОВ С РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫМИ МЕТАЛЛАМИ

01.04.14 - теплофизика и теоретическая теплотехника

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени

□ □ЗОБ 1358 Душанбе-2007

003061358

Работа выполнена на кафедре «Теплотехника и теплотехническое оборудование» Таджикского технического университета им академика МС. Осими

Научные руководители: доктор технических наук, профессор

Сафаров Махмадали Махмадиевич, кандидат технических наук, доцент Сафаров Ахрор Мирзоевич

Официальные

оппоненты: заслуженный деятель науки н техники Республики Таджикистан, доктор технических наук, профессор Маджидов Хамид, доктор химических наук Абулхаев Владимир Джалолович

Ведущая организация: Казанский государственный технический университет им. А.Н.Туполева, кафедра общей химии и экологии

Защита диссертации состоится 21 сентября 2007 г в 14°° часов на заседании диссертационного совета К 737.007 02 при Таджикском техническом университете имени академика М С Осими по адресу. 734042, г. Душанбе, пр.Раджабовых, 10а

E-mail mahmadl@list.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Таджикского технического университета имени академика М.С Осими

Автореферат разослан к J 2007 г

J¿ 'U rn]

Ученый секретарь

диссертационного совета, «л

доктор технических наук, профессор Сафаров М.М.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Развитие современной науки и техники предъявляет все возрастающие требования к уровню, качеству и разнообразию свойств изделий из цветных металлов В связи с этим особую актуальность приобретают производство и использование алюминия и его сплавов, обладающих высокой механической прочностью и пластичностью, малой плотностью, высокой коррозионной стойкостью и рядом других свойств.

Прогресс во многих областях науки, техники и особенно технологии практически невозможен без необходимых достоверных данных, используемых при постановке задач по исследованию, проектированию и эксплуатации материалов и изделий.

Теплофизические свойства сплавов на основе алюминия: теплоемкость, линейное расширение, плотность, теплопроводность, температуропроводность являются важнейшими физическими характеристиками, определяющими закономерности поведения этих материалов при различных внешних воздействиях. К сожалению, до настоящего времени такие сведения неполны даже для компонентов этих сплавов, а имеющиеся данные носят разрозненный и часто противоречивый характер Так, практически нет систематизированных данных, необходимых для увязывания в термодинамическом тождестве их удельной теплоемкости, плотности и коэффициента температуропроводности. К теплофизическим свойствам веществ принято относить широкий класс характеристик, изменения которых связаны с изменением температуры веществ. Традиционно к теплофизическим свойствам относятся такие свойства, как теплоемкость, термическое расширение, температуропроводность и теплопроводность.

Одним из недостатков существующих литературных данных, кроме неполноты и недостаточной достоверности многих из них, является неувя-занность теплофизических свойств между собой.

Литейные алюминиевые сплавы, содержащие РЗМ, обладают корро-зионностойкими свойствами. Из таких сплавов отливают цилиндры, корпуса, поршни, кронштейны и другие детали авиационных и автомобильных двигателей.

Исходя из вышеизложенного, исследование теплофизических свойств сплавов алюминия в зависимости от температуры представляет актуальную научную проблему, имеющую большую практическую значимость.

С практической точки зрения сведения о теплофизических свойствах металлов и сплавов важны для высокотемпературной техники, без них невозможно создание надежных аппаратов и конструкций в авиации, косми-

ческой и лазерной технике, атомной энергетике, прогнозирование поведения материалов в экстремальных условиях. Исследования в высокотемпературной области необходимы для создания новых композиционных материалов на основе переходных металлов с лучшими или принципиально новыми физическими свойствами Однако существующие нестационарные методы измерения теплофизических свойств металлов и сплавов не позволяют в процессе единого эксперимента выполнять высокотемпературные исследования теплофизических свойств веществ, как в твердом, так и в жидком состояниях Это образует пробел в справочных данных о свойствах чистых переходных металлов и их сплавов, а также ограничивает возможности теоретического описания явлений переноса в этих веществах при высоких температурах Кроме того, существующие нестационарные методы измерения высокотемпературных теплофизических свойств осуществляются с большим температурным шагом, что существенно снижает достоверность имеющихся экспериментальных данных, особенно вблизи магнитных и структурных фазовых переходов С научной точки зрения изучение комплекса теплофизических свойств чистых металлов и сплавов на их основе в широком интервале температур интересно тем, что они являются удобными модельными объектами

Анализ экспериментальных данных о теплофизических свойствах этих веществ при высоких температурах позволяет в принципе установить основные механизмы переноса и рассеяния тепла в этих условиях не только в чистых металлах, но и в указанных сплавах, а также проверить возможность применимости теоретических представлений, принятых в настоящее время для переходных металлов Однако даже для таких модельных объектов, какими являются тройные сплавы на основе алюминия, практически отсутствуют экспериментальные данные о зависимости их теплофизических свойств от температуры жидкого азота 148 до 673 К, а имеющиеся литературные данные малочисленны и противоречивы

Данная работа посвящена исследованию теплоемкости, теплопроводности, температуропроводности и линейного расширения , в малоисследованной области температур, имеет целью хотя бы частично восполнить пробел в экспериментальном изучении указанных свойств сплавов алюминия в зависимости от температуры и поэтому является актуальной

Цель работы состоит в экспериментальном исследовании теплофизических свойств и определении коэффициентов теплового расширения алю-миниево-бериллиевых сплавов, легированных РЗМ, в зависимости от температуры жидкого азота 148 до 673 К и анализе особенностей механизмов переноса тепловой энергии в этих веществах при указанных условиях.

Для реализации поставленной цели требовалось решить следующие задачи

- обосновать возможность применения метода монотонного разогрева для исследования теплофизических свойств металлов и сплавов,

- выполнить комплексное исследование теплопроводности, удельной теплоемкости, температуропроводности в зависимости от температуры жидкого азота 148 до 673 К и получить коэффициенты температуро- и теплопроводности, пригодные для использования в качестве табличных характеристик исследованных материалов,

- определить коэффициент линейного расширения исследуемых сплавов

Научная новизна:

- впервые выполнено комплексное исследование и получены данные по температуропроводности, удельной теплоемкости, теплопроводности алюми-ниевобериллиевых сплавов, легированных некоторыми РЗМ (Y, Nd, Рг, La, Се), в зависимости от температуры жидкого азота 148 до 673 К;

- разработана специальная измерительная аппаратура, осуществляющая измерение линейного расширения исследуемых сплавов в зависимости от температуры жидкого азота 148 до 673 К, и показано, что с ростом температуры значения Ор исследованных сплавов уменьшаются,

- установлено, что физические свойства исследуемых сплавов изменяются монотонно с ростом концентрации РЗМ (Y, Nd, Pr, La, Се). Практическая значимость работы заключается:

-в разработке специальной измерительной аппаратуры, осуществляющей измерение линейного расширения исследуемых сплавов от температуры жидкого азота 148 до 673 К.

- в получении справочных данных о теплофизических свойствах сплавов, которые могут быть использованы при расчетах теплофизических характеристик композиционных материалов и тепловых режимов работы металлических конструкций и изделий в зависимости от температуры,

- в выполнении исследований теплофизических свойств сплавов систем Al-Be-Y-(La,Ce,Nd,Pr) в зависимости от температуры, позволивших получить справочную информацию, необходимую для выбора оптимальных тепловых режимов производства, обработки и эксплуатации материалов, созданных на основе этих сплавов

Созданная аппаратура для измерения коэффициента линейного расширения используется в научных и учебных лабораториях кафедры "Теплотехника и теплотехническое оборудование" Таджикского технического универ-

ситета им академика М.С.Осими аспирантами и преподавателями для выполнения научных работ, а также студентами при выполнении курсовых и лабораторных работ.

Внедрение результатов работы. Результаты исследования приняты для внедрения:

- в Государственном коммунальном унитарном предприятии (ГКУП) "Троллейбус" Министерства транспорта и коммуникации Республики Таджикистан как справочные данные, а также для определения возможности использования исследуемых сплавов определенного состава на стадии проектирования с целью усовершенствования технологического процесса и получения более качественных вставок токоприемников,

- в Отделе материаловедения АН Республики Таджикистан при расчетах технологических процессов в цехе механической обработки

Основные положения, выносимые на защиту:

- результаты экспериментального исследования теплофизических характеристик сплавов алюминия, содержащих РЗМ, в зависимости от температуры жидкого азота 148 до 673 К;

- результаты корреляции между теплофизическими свойствами сплавов алюминия, содержащих РЗМ,

- закономерности изменения теплофизических свойств (теплопроводности, удельной теплоемкости, температуропроводности) и тепловых характеристик исследуемых объектов в зависимости от содержания в них РЗМ в диапазоне от температуры жидкого азота 148 до 673 К,

- модель для расчета эффективной теплопроводности структуры гетерогенной системы, образующей твердые растворы или сплавы

Апробация работы Основные результаты диссертационной работы обсуждались и докладывались на" 1-ой Международной научно-практической конференции (Душанбе, 2005, ТТУ им акад М С Осими), XI Российской конференции по теплофизическим свойствам веществ (4-7 октября 2005 г .Санкт-Петербург), Международной конференции, посвященной 70-летию член-корр. РАН ИК.Камилова (21-24 ноября 2005 г, Махачкала), научно-практической конференции преподавателей и сотрудников ТУТ (Душанбе, 2004-2006гг ),2-ой Международной научно-практической конференции "Перспективы развития науки и образования в XXI веке", посвященной 50 летаю Таджикского технического университета им. акад. М С.Осими (Душанбе-15-16 марта 2007г)

Публикации По теме диссертации опубликовано 11 научных работ, в том числе в журналах, рекомендуемых ВАК РФ - 2-статьи, 1 патент Республики Таджикистан, 4-статьи в сборниках международных конференций, 2 статьи депонированы во НПИЦентре Республики Таджикистан, 1-статья в трудах Технологического университета Таджикистана и 1 монография.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных результатов работы, выводов, списка литературы (136 наименований) и приложения Содержание работы изложено на 143 страницах компьютерного текста, включая 46 таблиц и 24 рисунка.

Основное содержание работы

Во введении обоснована актуальность выбранной темы диссертации, сформулирована цель работы, раскрыты научная новизна и практическая ценность работы, приведены основные положения, выносимые на защиту.

Первая глава посвящена обзору результатов исследований теплофизи-ческих свойств сплавов алюминия, выполненных как в нашей стране, так и за рубежом

Во второй главе рассматриваются экспериментальные методы измерения теплофизических свойств веществ в зависимости от температуры Обосновывается выбор методов для исследования теплопроводности, удельной теплоемкости и температуропроводности.

В третьей главе представлены полученные экспериментальные данные по теплопроводности, удельной теплоемкости, температуропроводности и линейному расширению апюминиево-бериллиевых сплавов в зависимости от температуры, а также математико-статистической метод планирования эксперимента

В четвертой главе приводится обработка экспериментальных данных по теплофизическим свойствам алюминиево-бериллиевых сплавов, легированных РЗМ

В заключении подводятся итоги выполненного исследования.

В приложении приводится подробный расчет погрешности измерений теплоемкости, теплопроводности исследуемых объектов.

Глава 1. Состояние вопроса и обоснование направлений исследований. Обзор и анализ литературных данных по свойствам сплавов алюминия

Для большинства металлов имеются надежные значения плотности при нормальных условиях. Для получения сведений о температурной зависимос-

ти плотности в тех случаях, когда сведения отсутствовали, часто использовались данные о коэффициенте теплового расширения (в работах Новикова С.И.), дополненные более поздними исследованиями. Сведения о теплоемкости алюминия обобщены в работах В.П. Глушкова и В Е Зиновьева и др. В некоторых случаях, в частности для редкоземельных и благородных металлов, приведены оригинальные данные в различных металлургических и теплофизических справочниках. Отбор материала осуществляли в результате оценки автором достоверности, новизны, надежности апробации применяемых методик при использовании максимально чистых, желательно монокристаллических образцов Там, где это было целесообразно, приведены данные, полученные методами статистической обработки массива экспериментальных значений; в остальных случаях приведены усредненные значения по некоторым, наиболее достоверным, на наш взгляд, работам, либо цитируются единичные экспериментальные исследования В каждом случае дается погрешность измерений, либо взятая из соответствующих работ, либо оцененная автором на основании сравнения приводимых данных с результатами других исследований.

В целом, вопрос о получении значений теплофизических свойств, погрешность которых не превышала бы нескольких процентов, особенно при высоких температурах и вблизи точек фазовых переходов, а также для некубических металлов, как правило, еще не решен.

Как представлено в литературном обзоре, ранее экспериментально были исследованы теплопроводность, удельная теплоемкость, температуропроводность и коэффициент линейного расширения компонентов, входящих в исследуемые сплавы, в зависимости от температуры

Анализ литературных данных показал, что зависимость теплофизических и тепловые свойств алюминиево-бериллиевых сплавов, легированных РЗМ (Ьа, N(1, Се, Рг,У), от температуры жидкого азота 148 до 673 К не изучена. Поэтому в настоящей работе были намечены следующие задачи

1. Определить экспериментально зависимость вышеперечисленных свойств исследуемых сплавов от температуры жидкого азота 148 до 673 К.

2 Обработать и обобщить экспериментальные данные по теплофизи-ческим свойствам исследуемых сплавов

3. Получить корреляцию между теплофизическими свойствами сплавов

Глава 2.Экспериментальные установки для измерения теплофизических характеристик сплавов алюминия

Теплопроводность и удельную теплоемкость сплавов алюминия измеряли на установках, разработанных профессором Е С. Платуновым и его учениками (1986) и изготовленных на Актюбинском заводе (ИТА.-400 и ИТСР-400) Подробная схема установки, методика измерения и расчет погрешности измеряемых величин представлены в диссертации.

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 изменения температуры со слабо переменным полем скоростей внутри образца Они позволяют из одного опыта получить температурную зависимость исследуемого образца и носят иногда название динамических методов

Общая относительная погрешность измерения коэффициента теплопроводности и удельной изобарной теплоемкости при доверительной вероятности а=0,95 соответственно составляют 5 и 4%

Установка для измерения коэффициента теплопроводности и удельной изобарной теплоемкости исследуемых объектов автоматизирована и содержит датчики температур, аналоговый коммутатор, АЛУ, flash память, таймер, логику управления, UART-асинхронный последовательный приемопередатчик, ЦАП, регулятор температур основания, регулятор температур адиабатической оболочки.

Установка предназначена для определения линейного расширения твердых тел в интервале температур жидкого азота от Т=148 К до Т=673 К Известно, что коэффициент линейного расширения твердых тел на лабораторных установках определяется в интервале 293-373 К. Недостаток этих установок состоит в том, что интервал изменения температур составляет 80 °С, кроме того они дают возможность измерять линейное расширение твердых веществ при положительных температурах +800 С .

Наша установка дает возможность провести измерения коэффициента линейного расширения твердых тел (металлов, сплавов и неметаллических материалов) в широком интервале температур Шаг температуры находится в пределах 10-15°С.

Мы ставили задачу разработать устройство для измерения коэффициента линейного расширения твердых тел в широком интервале температур Т=148- 673 К при нагревании и охлаждении за один опыт.

Схема разработанной нами экспериментальной установки приведена на рисунке 1.

Установка состоит из понижающего трансформатора (1), микроампервольтметра типа М-95 (2), вертикального дюралюминиевого цилиндра (3), стрелочного индикатора (4), сосуда Дьюара с водоледеной смесью (5), дифференциальной хромель-алюмелевой термопары (7), нихромового нагревателя (8), исследуемого стерженя (9).

Устройство также снабжено стеклянным сосудом для залива жидкого азота, который подсоединен алюминиевой трубкой (10) к дюралюминиевому цилиндру (3)

Рис 1. Установка для определения линейного расширения твердых тел (спла-

вов) в широком диапазоне температур 1-понижающий трансформатор, 2-микроампервольтметр типа М-95,3-вертикальный дюралюминиевый цилиндр, 4-стрелочный индикатор, 5-сосуд Дьюара с ледяной водой, 6,13 штатив, 7-стекпянный сосуд для залива жидкого азота, 8-нихромовый нагреватель, 9-исследуемый стержень, 10-металлическа? трубка, II -дифференциальная хромель-алюмелевая термопара, 12-кран

Для измерения температуры опыта используется хромель-алюмелевая термопара (11), горячей спай которой вставляется рядом с исследуемым стержнем. Второй спай дифференциальной термопары вставляется в водоледяно» сосуд Дьюара, их концы подсоединяются к микроампервольтметру М-95 (2)

Для изменения температуры опыта в полости дюралюминиевого цилиндра (3) встроен нихромовый нагреватель (8), который питается от автотрансформатора (1) Для измерения разности длин исследуемых стержней используется цифровой индикатор (4), предел погрешности которого равен 0,01 мм.

Для подачи жидкого азота установка снабжается стеклянным сосудом (7), который с помощью металлической трубки (10) подсоединяется к нижней части дюралюминиевого цилиндра (3). Такая методика заполнения жидкого азота обусловлена тем, чтобы хладагент регулярно заполнял свободное пространство между исследуемым стержнем (9) и внешним цилиндром (3). Для регулярного движения жидкого азота стеклянный сосуд (7) вставляется в штатив (6) выше дюралюминиевого цилиндра (3) Между трубкой (10) и сосудом (7) помещается кран (12). Цифровой индикатор (4) также вставляется вертикально над исследуемым стержнем (9) и зажимается лапкой штатива (13).

Методика измерения коэффициента линейного расширения твердых тел

Перед тем как провести эксперимент, необходимо авометром (тестером) проверить контакты между корпусом дюралюминиевого цилиндра (3), нагревателем (8), исследуемым стрежнем (9) и индикатором (рис 1). Также необходимо проверить контакты между нагревателем (8) и дифференциальной термопарой (11) Надо проверить герметичность соединения трубки (10) с дюралюминиевым цилиндром (3) и стеклянной посудой (7) Такой подход проверки дает надежность работы установки, а также экономию жидкого азота (14) Для определения температуры опыта хромель-алюмелевая дифференциальная термопара предварительно градуируется.

Надо отметить, что установка дает возможность измерять коэффициент линейного расширения аР в широком интервале температур, как при высоких температурах Т>293 К, так и при низких температурах Т<293 К (до температуры жидкого азота) Предлагаемый способ позволяет измерять коэффициент линейного расширения в широком интервале температур при условии соблюдения равномерного нагрева исследуемых веществ, для чего во время проведения опытов необходимо соблюдать постоянство силы тока и напряжения

Опыты приводятся в следующей последовательности

- перед экспериментом измеряется длина исследуемого объекта;

- исследуемый объект (стержень) вставляется в дюралюминиевый цилиндр,

- в стакан (7) заливается жидкий азот;

-проверяется механический контакт между исследуемым объектом и индикатором;

- цифровой индикатор приводится в нулевое положение;

- кран (12) переводится в положение «открыто» для поддачи жидкого азота, -одновременно контролируется температура опыта, т е показание термометра или микроампервольтметр (2), изменение показание цифрового индикатора,

- данный процесс проводится до сих пор, пока температура исследуемого объекта не достигнет температуры жидкого азота (148 К),

- как только температура достигает самого наименьшего значения (148 К), нагреватель (8) подключается к автотрансформатору (1), исследуемый объект постепенно нагревается и фиксируются изменения показаний индикатора через определенные равные промежутки времени, которые вносятся в таблицу,

- по результатам измерения разности температур показаний цифрового индикатора и начальной длины исследуемого объекта определяем коэффициент линейного расширения твердых тел по следующей формуле:

"■ШЬгу <24,)

где ^/-показание индикатора в мм, 1а- начальная длина исследуемого образца, мм, /,,/2 - соответственно начальная и конечная температуры образца, °С

Глава 3. Теплофизичсские свойства алюминнсво-бериллиевых сплавов, легированных РЗМ, в зависимости от температуры

В данной главе приведены общие характеристики сплавов алюминия и результаты экспериментальных измерений тепловых и теплофизических свойств сплавов систем А1-Ве-РЗМ в зависимости от температуры (от температуры жидкого азота 148 до 673 К)

Результаты исследования температуропроводности, теплопроводности, удельной теплоемкости, плотности и тепловые свойства некоторых исследуемых сплавов в зависимости от температуры приведены в таблицах 1-5, для сплавов вышеуказанные величины возрастают при увеличении температуры

Таблица 1

Плотность ((1, кг/м3) сплавов систем А1-Ве-У (Се, Рг, N6, Ьа) при комнатной

№ Сплавы <1,кг/м3 Фазовый состав

1. 99% А1+1%Ве 2691,7 а-А1+Ве

2. 98,99%А1+1%Вс+0,01%Рг 2688,9 а-А1+эвт ( а-А1+Ве)+РгВе|з

3 98,95%А1+1%Ве+0,05%Рг 2687,5 а-А1+эвт ( а-А1+Ве)+РгВе,з

4 98,95% А1+1 %Ве+0,1 %Рг 2692,6 а-А1+эвт (а-А1+Ве)+РгВе|3

5. 98,5%А1+1%Ве+0,5%Рг 2708,8 а-А1+эвт.( а-А1+Ве)+РгВе|з

6 98,99%А1+1 %Ве+0,01 %Ьа 2688,9 а-А1+эвт.( а-А1+Ве)+ЬаВе,з

7. 98,95°/оА1+1°/оВе+0,05%Ьа 2689,8 а-А1+эвт (а-А1+ВеуьЬаВе|з

8 98,9%А1+1%Ве+0,1%Ьа 2691,4 а-А1+эвт.( а-А1+Ве)+ЬаВе,3

9 98,5%А1+1 %Ве+0,5%Ьа 2705,4 а-А1+эвт (а-А1+Ве)+ЬаВеп

10 98,99%А1+1°/оВе+0,01% Се 2688,9 а-А1+эвт ( а-А1+Ве)+СеВеп

11 98,95%А1+1%Ве+0,05%Се 2690,6 а-А1+эвт ( а-А1+Ве)+СеВе|3

12 98,9%А1+1 %Ве+0,1 %Сс 2692,6 а-А1+эвт ( а-А1+Ве)+СеВе13

13 98,5% А1+1 %Ве+0,5%Се 2708,9 а-А1+эвт (а-А1+Ве)+СеВе|3

14 98,99%А1+1%Ве+0,01%У 2688,8 а-А1+эвт (а-А1+ВеНУВе,з

15 98,95% А1+1 %Ве+0,05% У 2689,4 а-А1+эвт ( а-А1+Ве)+УВе,з

16 98,9%А1+1 %Ве+0,1 %У 2690,3 а-А1+эвт ( а-А1+Ве)+УВе|з

17. 98,5%А1+1%Ве+0,5%У 2697,3 а-А1+эвт (а-А1+Ве)+УВеп

18 98,99% А1+1 %В е+0,01 %Ш 2688,9 а-А1+эвт (а-А1+Ве)+ЫёВе,з

19 98,95%А1+1%Ве+0,05%Ш 2690,7 а-А1+эвт (а-А1+Ве)+ЫаВеп

20 98,9%А1+1 %Ве+0,1 %Ис1 2692,8 а-А1+эвт ( а-А1+Ве)+ЫаВе,3

21 98,5%А1+1%Ве+0,5%М 2710,0 а-А1+эвт (а-А1+Ве)+ЫаВеп

Таблица 2.

Удельная изобарная теплоемкость (Ср, Дж/(кг К)) алюминиево-бериллиевых сплавов с празеодимом (состав сплавов в табл 1)

Т,К №1 №2 №3 №4

100 460,5 480,9 480,37 478,8

148 612,3 660,7 656,2 650,3

173 690,0 742,5 734,5 730,4

198 802,3 802,7 801,7 799,9

223 842,6 846,7 844,8 840,6

248 870,3 872,3 870,3 860,7

273 832,5 834,6 830,1 826,9

298 912,9 912,6 911,6 909,3

323 926,0 925,4 924,2 922,3

348 938,2 938,0 937,3 935,4

373 948,6 948,1 948,0 946,2

398 963,5 963,1 962,8 959,8

423 970,2 9,70,0 968,3 966,7

448 982,1 981,6 980,5 987,5

473 993,4 993,1 992,7 991,3

498 1005,8 1005,4 1005,9 1001,9

523 1014,6 1014,2 1012,6 1009,3

продолжение таб 2

548 1025,0 1024,3 1022,4 1020,5

573 1036,4 1036,2 1034,5 1031,6

598 1051,4 1051,1 1051,1 1047,3

623 1058,4 1058,2 1057,3 1055,4

648 1070,2 1070,0 1068,2 1066,5

673 1080,2 1079,0 1078,2 1076,4

Примечание. Сплав №1- 98,99%А1+1%Ве+0,01%Рг; сплав №2 - 98,95%А1+ +1°/оВе+0,05%Рг; сплав №3 - 98,8%А1+1%Ве+0,1%Рг, сплав №4 - 98,5%А1+ +1%Ве+0,5%Рг

Таблица 3.

Вычисленные по формуле (5) значения температуропроводности (а 106, м2/с) сплавов системы (А1 -Ве-Рг) в зависимости от температуры

-^.^Сплавы т.к №1 №2 №3 №4

148 154,3 142,2 141 142

198 112 110,5 112,3 110,4

273 103 101,7 102 102,5

348 92,1 91,2 90,5 92,0

398 92,5 91,7 91,5 91,8

473 88,7 88,4 88,6 88,8

523 86,0 86,0 85,0 84,8

573 83,4 83,4 82,6 82,2

673 78,7 78,3 78,5 77,8

Примечание Сплав №1 - 98,99%А1+1%Ве+0,01%Рг, сплав №2 - 98,95%А1+ +1%Ве+0,05%Рг, сплав №3 - 98,8%А1+Г/оВе+0,1%Рг, сплав №4 - 98,5%А1+ +10/оВе+0,5%Рг

Таблица 4

Экспериментальные значения теплопроводности (Х,Вт/(м К)) сплавов системы (А1 -Ве-Рг) в зависимости от температуры__

"--^.Сплавы №1 №2 №3 №4

148 255,3 251,6 250,7 248,5

173 246,5 243,2 242,3 240,6

298 240,6 237,3 236,4 234,0

223 235,6 232,3 230,7 227,5

248 232,0 229,4 227,8 224,6

273 230,2 227,2 225,9 222,7

296 231,0 226,4 224,7 221,5

325 234,2 230,2 228,3 225,0

348 236,3 232,1 230,5 227,6

373 237,5 234,0 233,5 231,5

398 239,4 237,0 235,7 232,7

423 240,5 237,4 235,8 232,9

448 239,3 236,2 234,7 231,7

473 237,4 235,0 233,9 230,6

498 235,0 233,2 231,8 229,5

523 234,0 230,8 228,7 225,7

548 233,6 230,0 228,7 225,4

573 232,0 229,4 227,5 224,3

598 230,1 227,3 225,6 222,6

623 229,0 225,6 223,7 220,7

648 227,2 224,0 222,0 219,7

673 226,8 223,1 221,5 218,4

Примечание Сплав №1 - 98.99%А1+1%Ве+0.0Г/оРг. сплав №2 - 98.95%А1

+1 %Ве+0,05%Рг, сплав №3 - 98,8%Al+l%Be+0,l%Pr, сплав №4 - 98,5%А1+ +1%Ве+0,5%Рг

Таблица 5

Коэффициент линейного расширение сплавов алюминия с РЗМ_

А1-Ве 1% Al- Be- Се-0.05% Al- Be-Nd-O 1% А1-98 9%

Т,К аЖ Т,К аЛО-6 Т,К «„ю- Т,К аЖ

183 31,2 183 183 183 24

193 34,1 193 193 193 22,9

203 36,2 203 203 203 20,2

213 39,4 213 213 213 19,3

223 40,9 223 223 223 19

233 44,8 233 233 233 18,7

243 48,9 243 243 243 17,9

253 44,3 253 253 253 17,4

263 33,5 263 263 263 16,7

273 26,0 273 273 273 15,4

283 22,0 283 283 283 14,8

293 19,8 293 293 293 14,6

303 16,0 303 303 303 14,2

313 12,2 313 313 21,8 313 13,8

323 10,4 323 323 21,2 323 13,5

333 8,7 333 333 19,2 333 13,3

343 7,4 343 5,8 343 19,4 343 13,1

353 6,6 353 8,4 353 20,2 353 12,9

363 5,8 363 1,4 363 21,3 363 12,6

373 7,0 373 1,4 373 22,2 373 12,4

383 8,6 383 1,4 383 22,6 383 12,1

393 10,0 393 1,6 393 23,4 393 11,9

1S

403 11,2 403 1,6 403 23,9 403 11,6

413 11,8 413 10,4 413 23,6 413 11,5

423 11,8 423 10,6 423 23,1 423 11,4

433 11,8 433 10,8 433 22,4 433 11,2

443 11,6 443 10,9 443 21,7 443 11,1

453 11,2 453 11,0 453 21,0 453 11,0

463 10,8 463 11,0 463 20,2 463 11,0

Установлено,что экспериментальные значения теплофизических свойств (теплопроводность, температуропроводность и удельная теплоемкость) исследуемых сплавов не зависят от количества примеси (до 0,5%), которые добавлены в систему алюминий — бериллий.

Теплофизические свойства (теплопроводность, удельная теплоемкость и температуропроводность) алюминиево-бериллиевых сплавов, легированных РЗМ (Ьа, Рг, Се,У, N(1), впервые измерены нами Результаты наших исследований по теплопроводности и удельной теплоемкости некоторых других сплавов алюминия в пределах погрешности опыта совпадают с литературными данными.

Удельная теплоемкость сплавов алюминия зависит от удельной теплоемкости и концентрации компонентов и определяется формулой

Ср = ЕС р,т„ (2)

1=1

где С, и т, - соответственно удельная теплоемкость (Дж/(кгК)) и относительное массовое содержание 1-го компонента сплавов

По известным значениям удельной теплоемкости и концентрации компонентов нами рассчитана удельная теплоемкость сплавов алюминия в зависимости от температуры (таблица 2)

Твердые тела (кристаллы) характеризуются наличием значительных сил межмолекулярного взаимодействия и сохраняют постоянными не только свой объем, но и форму Кристаллы имеют правильную геометрическую форму, которая является результатом упорядоченного расположения частиц (атомов, молекул, ионов), составляющих кристалл

С увеличением чистоты кристаллов их теплопроводность значительно возрастает. Для проводников перенос тепловой энергии осуществляется как фононами, так и носителями тока - электронами Для этих типов пород общая теплопроводность X складывается из фононной Хф, электронной X, .магнитной Х^ и биполярной Хь составляющих, т е

X, = Х,ф + X, + + X*,, (3)

В немагнитных металлах с большой концентрацией электронов последними двумя вкладами можно пренебречь, а в магнитных металлах вклад Хт может быть заметен лишь при низких температурах вблизи точек магнитных переходов, хотя даже и в этих случаях вопрос о его выделении является

дискуссионным У проводников при обычных температурах, как правило,

Электронная составляющая теплопроводности обусловлена переносом энергии электронами при наличии градиента температуры. Каждый свободный электрон переносит количество тепла, порядка кТ (где к=1,38-10"23 Дж/К постоянная Больцмана).

Электронную составляющую теплопроводности проводников можно рассчитать пользуясь законом Видемена-Франца, согласно которому отношение электронной составляющей теплопроводности к электрической проводимости а (Т) пропорционально температуре Этот закон имеет вид

Л, лЧк

Жты т> (4)

где Хз-электронная составляющая теплопроводности, Вт/(м-К); ст(Т) - электрическая проводимость сплавов, 1/(Ом м), к-постоянная Больцмана, е-заряд электрона, е= 1,6-10*19 Кл, Т - температура, К.

Так как в проводниках Хэ»Х.ф, то для них можно считать \=Х> На основе уравнения (4) прогнозируем электронную теплопроводность сплавов алюминия при Т=293 К. Удельное сопротивление для сплавов (А17В) р=0,035 мкОм м . На основе уравнения (4) можно рассчитать-

общую теплопроводность для данного сплава по литературным данным

д, = * V г = £11ГАГ г . Ы^У 293 = .98)6^/С^)

5 3 у \е) 3 р\е) 3 0,035-41,6 10-"; при температуре Т=298 К, Х=207,4 Вт/(м К) Таким образом, 92,3% - доля проводимости тепла относится к электронной проводимости и лишь 7,7% - к фононной проводимости сплавов.

Зная удельную теплоемкость (Ср, Дж/(кгК)) сплавов алюминия, их плотность (р, кг/м3) и коэффициент теплопроводности (X, Вт/(мК)), нами рассчитана температуропроводность (а (м2/с)) по следующей формуле

(5)

с ,,р

Сравнение результатов расчета температуропроводности сплавов алюминия с экспериментальными данными приведено в таблице 3 Как видно из таблицы, экспериментальные результаты по температуропроводности исследуемых сплавов совпадают в пределах погрешности измерений с расчетными по формуле (5)

В твердых телах экспериментально измеряется теплоемкость при постоянном давлении (Ср) Разница между ней и теплоемкостью при постоянном объеме (Су) обусловлена сжимаемостью и термическим расширением

и связь между ними и другими термодинамическими характеристиками дается выражением

с,.-Су =£-ГГ, (7)

Л.з

где р=3а - коэффициент объемного расширения, Хиз—изотермическая сжимаемость

Уравнение (7) приближенно может быть записано в виде соотношения Нернста-Линдемана

С,.-Су = 0,0214С(. — (8)

В общем случае теплоемкость кристаллического вещества может быть представлена в виде суммы :

Ср = СУ8 + (Ср - СУ) + Сэ + Сга + С, + Сум + С{+ С„, (9)

где С„Е - решетчатая составляющая, (Ср-Су) - составляющая, обусловленная тер-мическим расишрением, Сэ - электронный вклад, Ст - магнитный вклад, С{- составляющая, связанная с процессами упорядочения, Суас-вклад в теплоемкость от равновесных вакансий, С{ - составляющая, обусловленная эффектами расщепления кристаллического поля (эффект Шотгки), С„ - ядерная составляющая

Решетчатая составляющая теплоемкости при постоянном объеме находится в сложной зависимости от температуры и характера сил связи В фо-нонной модели колебаний кристаллической решетки: решетчатая теплоемкость выражается формулой:

Е = (10)

89

где Е-полная энергия колебаний, Пс^ - энергия колебаний фононов с волновым вектором q, J - возможные ветви колебаний (акустические и оптические, продольные и поперечные)

При высоких температурах кТ велик по сравнению с Гка, и при .¡тах=гЕ=ЗгМл 1свТ, где гЫд- число осцилляторов для киломоля Если для одной ветви г=1, то гЫд равно числу Авогадро, что приводит к классическому закону Дюлонга-Пти при Т—>00.

СУ= ЗЫАкв= ЗЯ = 24,943 Дж/(моль К) Аналогичный вклад в теплоемкость при постоянном давлении определяется выражением (8) При комнатных температурах отношение Ср/Су составляет для алюминия Ср/Су=1,04

Ср - Су = 1,04С„ - Су = 0,04Су = 0,04 24,943 = 0,96 Дж/(моль К) Электронный вклад в теплоемкость определяется известным выражением

С/=у«Т, (11)

где у, =—Ы(е,) - коэффициент электронной теплоемкости ; Ы(ег) -плотность электронных состояний вблизи энергии Ферми

Линейная зависимость теплоемкости от температуры дает основу для определения N(ep) при низких температурах, где C ,>Cg При высоких температурах классическая электронная теория металлов дает для отношения СУСр величину 1-5% Для наших объектов магнитный вклад теплоемкости не учитывается, Ст=0 Вклад, связанный с упорядочением, Ct, если упорядочение носит флуктуационный характер, может иметь А-образный характер.

При приближении к точке плавления в температурной зависимости теплоемкости могут появляться экспоненциальные вклады, связанные с влиянием термически равновесных вакансий

где Е - энергия образования вакансий, А - константа.

Вопросу влияния термических вакансий на теплоемкость и другие свойства металлов посвящены многочисленные работы, но до настоящего времени значения вакансионнсм о вклада и концентрации вакансий являются предметом дискуссий

Глава 4. Моделирование процесса теплопереноса и обобщение экспериментальных данных по теплофизическим свойствам алюминево-бернллеиых сплавов с РЗМ

ГН Дульнев и его ученики (1974) для расчета теплопроводности системы с равноправными компонентами использовали структуру решетки с взаимо-проникающими компонентами и получили следующую формулу:

Результаты сопоставления вычисленных значений теплопроводности по формуле (13) показали, что эти формулы приводят практически к одинаковым результатам. Однако формула Лихтеннекера также дает удовлетворительное соответствие с опытом лишь при незначительном различии в свойствах исходных компонент.

Например, в системах металл-неметалл теплопроводность для разных компонент может различаться на несколько порядков Для расчета теплопроводности исследуемых объектов нами использована следующая модель (рисунок 2)

Суас - -~^ехр(- Е/кпт\

(12)

А. = Х2 [С + v(l - С)2 + 2vC(l - C)(vC + 1 - С)-1], v-Ь.

(13)

Надо отметить, что выбор конкретных формул для расчета теплопроводности любой механической смеси зависит от типа ее реальной структуры, то есть, от способа распределения компонентов в объеме смеси, характера их контактирования и степени геометрического равноправия

Рис 2. Схематическое изображение анизотропной структуры с вытянутыми ориентированными вкраплениями произвольной формы

Компоненты сплава смеси могут образовывать как крайние типы структур (замкнутые включения или взаимопроникающие решетки), так и их различные сочетания. Конкретный тип структуры сплава-смеси может быть выявлен при анализе микрошлифов Если одна из компонент образует замкнутые включения, распределенные равномерно в толще связующего вещества второй компоненты, то эффективную теплопроводность смеси можно вычислить по формуле:

1-у 3

Однако, за редкими исключениями, структура с замкнутыми включениями характерна лишь для малой объемной концентрации включения (т2<0,2) При более высокой концентрации включения вступают в контакт друг с другом, образуя структуру, близкую к взаимопроникающим решеткам Эффективная теплопроводность структур с взаимопроникающими компонентами рассчитывается по формуле (13).

Проверим справедливость приведенных рассуждений путем сопоставления результатов расчета по формулам (13) с экспериментальными данными

Оценим ожидаемое расхождение расчетных значений с экспериментальными данными В идеальном случае ожидаемое расхождение должно

быть соизмеримо как с размерами зоны разброса результатов измерений, так и с размерами зоны расчетных значений. Ширина первой вызвана случайными и методическими погрешностями, а ширина зоны разброса расчетных значений определяется степенью достоверности данных о свойствах и концентрации исходных компонентов сплава, о его структуре и наличии примесей

Приведенные результаты позволяют сделать вывод, что различие в справочных данных по теплопроводности металлов и полупроводников может составлять от 5 до 30%.1 Отмеченные расхождения экспериментальных данных о теплопроводности выходят за пределы погрешности измерений (10-15% по теплопроводности), поэтому основной причиной различия результатов измерений, вероятно, рледует считать влияние малых примесей (менее 1%), как правило, присутствующих в технически чистых материалах и сплавах. 1

Изложенные выше факты позволяют утверждать, что для инженерных расчетов теплопроводности сплавов допустимое ожидаемое расхождение расчетных и опытных значений'может составлять 10-20% во всем диапазоне изменения определяющих параметров

Ниже приведем подробную схему поэтапного расчета теплопроводности исследуемых сплавов в зависимости от температуры.

На первом этапе работ произведем расчет теплопроводности сплавов алюминий- бериллий по следующей формуле1

к =д,

Л__

l-v"

(15)

где v = = —= 0,962 т, = ОЩВе), Л ?08 2

Таким образом-

X'-x.

• 208

1 -208

• 1 , _

1 1 ~тг

. 3

, 0,01 -208

26J 16-0,33.

0,01

1-0,01

— 208 0,01

1 0,99

0,038 ~ 3

1-0,962 3 - J^J - 208[l - 0,0003«] - 208 0,99962 - 207,92,-^

На втором этапе работ рассчитываем эффективную теплопроводность сплава по формуле

I 1-И1 1-у" 3

Вт « К

где Х- 207,9-^-;от2 = 0,005,у'=ф-= ^- = 0,06

м-К Яг 200

Подставляя численные значения в формулу (16) определим эффективную теплопроводность трехкомпонентных сплавов алюминия (А1+Ве+Рг) (таблица 6).

Х^шХ

. 207,92

0,005 » 207,92 , 0,005

1 1-0,005 1 0,995

1-0,06 3 0,94 3

5^1-207,92(1-0,732] 1 0,0068) = 207,92(0,9932) =

■ 20741- 0-°05 1 ' 1 1,064 - 0,332]

Таблица 6

Сравнение экспериментальных и вычисленных значений X, Вт/(м К) теплопроводности сплавов алюминия (0,985А1+0,01Ве+0,005Рг) от температуры (по формуле 14)

т,к Теплопроводность, X, Вт/(м К)

^окс ^пас Д,%

298 207,4 206,5 0,4

373 233,6 229,4 1,8

473 233,5 236,0 1,1

Как видно из таблицы 6, результаты расчета в пределе погрешности 2% совпадают с экспериментальными данными.

Для обобщения экспериментальных данных по теплофизическим свойствам (теплопроводность, теплоемкость и температуропроводность) при различных температурах воспользуемся соотношениями типа.

ш нв

(17)

(18) (19)

где X, Ср, а - коэффициент теплопроводности, удельной теплоемкости и температуропроводности исследуемых объектов в зависимости от температуры,

Я.1, Ср*, а* - соответственно теплопроводность, удельная теплоемкость и температуропроводность при Т1=298 К

Используя уравнения (17)-(19) для расчета теплопроводности, теплоемкости и температуропроводности исследуемых сплавов, нами получены следующие уравнения:

х(3,93 \0'3А2 -0,87 10"1 А+9,62 10"'),Вт/(м К)

(20)

Ср -1- 3,64^-—j +l,07^j + 3,18| |\о0075-0,00075^-jj (|,15Л +788) ,Дж/(кгК)

(21)

Г ( _ м 1 Г ( _м

134 Ю1 №1 + 3 3 10J ш + 102

°'6 (й -1'74 (Й+2Л1 . х(5,4 10'° А2-1 104 10"7 А + 9,62 10'5),м2/с

(22)

С помощью уравнений (20)-(22) можно рассчитать температурную зависимость теплофизических свойств неизученных алюминиевых сплавов систем А1-Ве с РЗМ в широком интервале температур с погрешностью до 5% Для этого необходимо знать концентрации РЗМ и их атомные веса.

ВЫВОДЫ

1. Разработана экспериментальная установка для измерения линейного расширения твердых тел в широком интервале температур (от температуры жидкого азота 148 до 673 К)

2. Впервые получены экспериментальные данные по теплофизическим свойствам сплавов системы (А1-0,01Ве-хРЗМ), где. х=0,0001; 0,0005, 0,001; 0,005 в интервале температур (148-673) К Обсуждены зависимости теплопроводности, удельной теплоемкости, температуропроводности сплавов от концентрации РЗМ и температуры Установлено, что температурные и концентрационные зависимости теплопроводности и температуропроводность сплавов алюминия хорошо корелируют между собой, это является доказательством общей природы соответствующих явлений переноса и делает возможным совместный анализ перечисленных коэффициентов переноса Для расчета теплопроводности исследуемых сплавов использована модель

ГНДульнева, полученные результаты согласуются с экспериментальными данными

3. На основании экспериментальных данных и математико-статисти-ческого метода планирования эксперимента получена аналитическая зависимость коэффициента теплопроводности сплавов системы А1-Ве-РЗМ от расчетных соотношений ее компонентов в виде полинома второго порядка, которая позволяет предсказать приближенные значения теплопроводности, получаемые экспериментально.

4 Установлено, что экспериментальные значения теплофизических свойств (теплопроводность, температуропроводность и удельная теплоемкость) исследуемых сплавов не зависят от количества примесей (до 0,5%), которые добавлены в систему алюминий-бериллий При практическом применении исследуемых объектов можно не учитывать влияние малых примесей РЗМ на исследуемые систем

5. Выполнение исследования температурной зависимости теплофизических свойств сплавов алюминий-бериллий-РЗМ позволили получить справочные данные, необходимые для выбора оптимальных тепловых режимов про-извэцства, обработки и эксплуатации материалов, созданных на основе этих сплавов

6 Обобщения экспериментальных результатов теплофизических свойств сплавов проведены на основе теории подобия

7 Основные результаты теоретических и экспериментальных исследований приняты к использованию и внедрены в различных научно-исследовательских институтах и промышленных предприятиях и организациях Республики Таджикистан (Государственное коммунальное унитарное предприятие (ГКУП) "Троллейбус" Министерства транспорта и коммуникаций Республики Таджикистан и Отдел материаловедения Академии наук РТ ) в виде измерительно-вычислительной системы (ИБС), а также используются в учебном процессе Таджикского технического университета им академика М. С Осими.

Основные результаты диссертационной работы изложены в следующих

публикациях

1. Самиев К.А, Сафаров А М, Одинаев X О, Сафаров М М. Тепловые и теп-лофизические свойства А1-Ве сплавов с редкоземельными металлами.// Известия АН РТ " Отделение физико-математических, химических и геологических наук".2007, №1(126) С 27-35.

2. Самиев К А, Сафаров A.M., Одинаев X О, Сафаров М М Коэффициент линейного расширения алюминиево-бериллиевых сплавов с редкоземельными металлами. Вестник Таджикского государственного национального университета (научный журнал), Серия естественных наук, №3(35),2007, С 92100

3 Сафаров М М, Самиев К.А. Тепловые и теплофизические свойства алюми-ниево-бериллиевых сплавов, легированных РЗМ Монография, Душанбе, Изд ООО "Хирад", 2007,136 с

4 Ганиев И Н, Сафаров А М., Самиев К.А Некоторые квазибинарные разрезы и поверхность ликвидуса систем Al-Be-Y (La, Се) в области 0 . 3303 ат %РЗМ //Материалы 1-ой Международной научно-практической конференции "Перспективы развития науки и образования в XXI веке", Душанбе-2005-97 с.

5. Самиев К.А., Сафаров A.M., Сафаров М М., Одинаев Х.О, Ганиев И Н. Теплоемкость сплавов системы А1-Ве-Се//Материалы XI Российской конференции по теплофизическим свойствам веществ, Санкт-Петербург, 4-7 октября 2005- с. 218.

6. Сафаров М.М, Самиев К А, Сафаров А М, Одинаев Х.О, Ганиев И Н. Тепловое расширение и удельная теплоемкость сплавов системы А1+ 2.18Be+Y с дефектами кристаллической решетки в интервале температур 80-673К//С6. тр. Международной конференции, посвященной 70-летию чл-корр РАН ИККамилова "Фазовые переходы, критические и нелинейные явления в конденсированных средах", 21-24 ноября 2005 г.-Махачкала-2005.-С 167-170

7. Самиев К А, Сафаров М.М, Ризоев С Г, Сафаров М М, Кобулиев 3 В Теплопроводность сплавов систем Al-Be-Y (La, Се) //Труды ТУТ. Выпуск XI .-Душанбе. Ирфон, 2005.-134-139 с

8 Самиев К А., Сафаров М.М , Сафаров А М , Ганиев И.Н, Одинаев X О Термодинамические свойства сплавов системы А1-Ве-Се // Материалы 2-ой Международной научно-практической конференции "Перспективы развития науки и образования в XXI веке", Душанбе, Эр-граф-2006-287 с.

9. Самиев К.Л, Сафаров М.М. Тепловые свойства алюминиево-бериллиевых сплавов легированных, РЗМ. Депон. в Республике Таджикистан в НПИ-Центре от 4 апреля 2007 г. №29(1746), 1-9 с.

10 Самиев К.А, Сафаров М.М. Теплофизические свойства сплавов, системы А1-Ве с РЗМ. Депон. в Республике Таджикистан в НПИЦентре, от 4 апреля 2007 г., №29(1745),1-11с.

И. Сафаров ММ, Самиев К А Способ определения коэффициента линейного расширения твердых тел в широком интервале температур и устройство для его осуществления, Патент Республики Таджикистан, МПК8, С 21D 1/70,Н 05В 6.08,№07001001, от 4.04.2007г.

Подписано в печать 20 06 2007

Отпечатано в типографии ООО «ЭР-граф» Бумага офсетная. Формат 60x84 '/|в Объем 1,75 усл.печ лист Тираж 100 Заказ №45 Цена договорная.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ОБОСНОВАНИЕ НАПРАВ

ЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИИ

1.1. Обзор литературных данных по теплофизическим свойствам алюминиевых сплавов

1.2. Основные характеристики компонентов исследуемых объектов

1.3 .Фазовый состав сплавов системы алюминий-бериллийредкоземельный металл

1.4.Развитие экспериментаьных методов измерения теплофи- ^ зических характеристик твердых тел

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ И ЛИНЕЙНО- 49 ГО РАСШИРЕНИЯ СПЛАВОВ АЛЮМИНИЯ

2.1. Экспериментальные установки для измерения теплофи-зических свойств (теплопроводность, удельная теплоемкость) 49 твердых тел и методика измерения

2.2. Расчетные формулы для вычисления теплофизических ^ свойств твердых тел по опытным данным

2.3.Экспериментальная установка для определения линейного ^ расширения твердых тел в широком интервале температур 2.4. Определение погрешности измерения теплофизических свойств веществ

ГЛАВА 3. ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АЛЮМИНИЕВО-БЕРИЛЛИЕВЫХ СПЛАВОВ С РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫМИ МЕТАЛЛАМИ (У,Ш,Рг,Ьа,Се) В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ

3.1 Исследование теплопроводности алюминиево-бериллие- ^ вых сплавов, легированных РЗМ (У, N(1, Рг, Ьа, Се) математико-статистическим методом планирования эксперимента

3.2. Теплофизические свойства (теплопроводность, удельная теплоемкость и температуропроводность) алюминиево-берил-лиевых сплавов, легированных РЗМ, в зависимости от температуры

3.3. Расчет теплоемкости алюминиево-бериллиевых сплавов легированных РЗМ

3.4. Теплопроводность алюминиевых сплавов, содержащих

РЗМ на основе функции Лоренца при высоких температурах 3.5. Расчет коэффициент теплоустойчивости и анализ экспериментальных данных по теплофизическим свойствам иссле- 102 дуемых сплавов с РЗМ

ГЛАВА 4. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ТЕПЛОПЕРЕНОСА И ОБОБЩЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ ПО ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИМ СВОЙСТВАМ АЛЮМИНИЕВО-БЕРИЛЛИЕВЫХ СПЛАВОВ С РЗМ

4.1. Расчет теплопроводности алюминиево-бериллиевых сплавов лигерованных РЗМ в зависимости от температуры 4.2. Обработка экспериментальных данных по теплофизическим свойствам алюминиево-бериллиевых сплавов лигеро- 111 ванных РЗМ

ВЫВОДЫ

Прогресс во многих областях науки, техники и особенно технологии практически невозможен без необходимых достоверных данных, используемых при постановке задач для исследований, проектирования и эксплуатации материалов и изделий.

Теплофизические свойства материалов: теплоемкость, линейное расширение, плотность, теплопроводность, температуропроводность являются важнейшими физическими характеристиками, определяющими закономерности поведения этих материалов при различных внешних воздействиях. К сожалению, до настоящего времени такие сведения весьма скупы даже для элементов, а имеющиеся данные носят разрозненный и часто противоречивый характер. Так, практически нет систематизированных данных, необходимых для увязывания между собой в термодинамическом тождестве их удельной теплоемкости, плотности и коэффициента температуропроводности. К тепло-физическим свойствам веществ принято относить широкий класс характеристик, изменения которых связаны с изменением температуры веществ. Традиционно к теплофизическим свойствам относятся такие свойства, как теплоемкость, термическое расширение, температуропроводность и теплопроводность.

Одним из недостатков существующих литературных данных, кроме неполноты и недостаточной достоверности многих из них, является неувязан-ность теплофизических свойств между собой.

Актуальность диссертационной работы заключается в том, что развитие современной науки и техники предъявляет все возрастающие требования к уровню, качеству и разнообразию свойств изделий из цветных металлов. В связи с этим особое значение приобретают производство и использование алюминия и его сплавов, обладающих высокой механической прочностью и пластичностью, малой плотностью, высококоррозионной стойкостью и рядом других свойств. Литейные алюминиевые сплавы, содержащие РЗМ, обладают коррозионностойкими свойствами. Из таких сплавов отливают цилиндры, корпуса, поршни, кронштейны и другие детали авиационных и автомобильных двигателей.

Исследование теплофизических свойств сплавов алюминия в зависимости от температуры представляет важную научную проблему, имеющую большую практическую значимость.

С практической точки зрения сведения о теплофизических свойствах металлов и сплавов важны для высокотемпературной техники, без них невозможно создание надежных аппаратов и конструкций в авиации, космической и лазерной технике, атомной энергетике, прогнозирование поведения материалов в экстремальных условиях. Исследования в высокотемпературной области необходимы для создания многих новых композиционных материалов на основе переходных металлов с лучшими или принципиально новыми физическими свойствами. Однако существующие нестационарные методы измерения теплофизических свойств металлов и сплавов не позволяют в процессе единого эксперимента выполнять высокотемпературные исследования теплофизических свойств веществ, как в твердом, так и в жидком состояниях. Это образует пробел в справочных данных о свойствах чистых переходных металлов и их сплавов, а также ограничивает возможности теоретического описания явлений переноса в этих веществах при высоких температурах. Кроме того, существующие нестационарные методы измерения высокотемпературных теплофизических свойств осуществляются с большим температурным шагом, что существенно снижает достоверность имеющихся экспериментальных данных, особенно вблизи магнитных и структурных фазовых переходов. С научной точки зрения изучение комплекса теплофизических свойств чистых металлов и сплавов на их основе в широком интервале температур интересно тем, что они являются удобными модельными объектами.

Анализ экспериментальных данных о теплофизических свойствах веществ при высоких температурах позволяет в принципе установить основные механизмы переноса и рассеяния тепла в этих условиях не только в чистых металлах, но и в указанных сплавах, а также проверить возможность применимости теоретических представлений, принятых в настоящее время для переходных металлов. Однако даже для таких модельных объектов, какими являются тройные сплавы на основе алюминия, практически отсутствуют экспериментальные данные о зависимости их теплофизических свойств от температуры жидкого азота 148 до 673 К, а имеющиеся литературные данные малочисленны и противоречивы.

Данная работа посвященная исследованию теплоемкости, теплопроводности, температуропроводности и линейного расширения в малоисследованной области температур, имеет целью хотя бы частично восполнить пробел в экспериментальном изучении указанных свойств сплавов алюминия в зависимости от температуры и поэтому является актуальной.

Цель работы состоит в экспериментальном исследовании теплофизических свойств и определении коэффициентов теплового расширения алюми-ниево-берил-лиевых сплавов, легированных РЗМ, в зависимости от температуры жидкого азота 148 до 673 К и анализе особенностей механизмов переноса тепловой энергии в этих веществах при указанных условиях.

Для реализации поставленной цели требовалось решить следующие задачи:

- обосновать возможность применения метода монотонного разогрева для исследования теплофизических свойств металлов и сплавов;

- выполнить комплексное исследование теплопроводности, удельной теплоемкости, температуропроводности в зависимолсти от температуры жидкого азота 148 до 673 К и получить коэффициенты температуро- и теплопроводности, пригодные для использования в качестве табличных характеристик исследованных материалов;

-определить коэффициент линейноого расширения исследуемых сплавов.

Научная новизна:

- впервые выполнено комплексное исследование температуропроводности, удельной теплоемкости, теплопроводности алюминиево-бериллиевых сплавов, легированных РЗМ (У, N<1, Рг, Ьа, Се) в зависимости от температуры жидкого азота 148 до 673 К;

- разработана специальная измерительная аппаратура, осуществляющая измерение линейного расширения исследуемых сплавов в зависимости от температуры жидкого азота 148 до 673 К, и показано, что с ростом температуры значения ар исследованных сплавов уменьшаются;

- установлено, что физические свойства исследуемых сплавов изменяются монотонно с ростом концентрации РЗМ (У, N(1, Рг, Ьа, Се). Практическая значимость работы заключается:

-в разработке специальной измерительной аппаратуры, осуществляющей измерение линейного расширения исследуемых сплавов в зависимости от температуры жидкого азота 148 до 673 К;

- в получении справочных данных о теплофизических свойствах сплавов, которые могут быть использованы при расчетах теплофизических характеристик композиционных материалов и тепловых режимов работы металлических конструкций и изделий в зависимости от температуры;

- в выполнении исследований теплофизических свойств сплавов системы (А1-Ве-У-Ьа-Се-Ш-Рг) в зависимости от температуры, позволивших получить справочную информацию, необходимую для выбора оптимальных тепловых режимов производства, обработки и эксплуатации материалов, созданных на основе этих сплавов.

Созданная аппаратура для измерения коэффициента линейного расширения используется в научных и учебных лабораториях кафедры "Теплотехника и теплотехническое оборудование" Таджикского технического университета им. академика М.С.Осими аспирантами и преподавателями для выполнения научных работ, а также студентами при выполнении курсовых и лабораторных работ.

Внедрение результатов работы. Результаты исследования приняты для внедрения:

- в Государственном коммунальном унитарном предприятии (ГКУП) "Троллейбус" Министерства транспорта и коммуникации Республики Таджикистан как справочные данные, а также для определения возможности использования исследуемых сплавов определенного состава на стадии проектирования с целью усовершенствования технологического процесса и получения более качественных вставок токоприемников;

- в отдел материаловедения АН Республики Таджикистан при расчетах технологических процессов в цехе механической обработки.

Основные положения, выносимые на защиту:

- результаты экспериментального исследования теплофизических характеристик сплавов алюминия, содержащих РЗМ, в зависимости от температуры жидкого азота 148 до 673 К;

- результаты корреляции между теплофизическими свойствами сплавов алминия, содержащих РЗМ;

- закономерности изменения теплофизических свойств (теплопроводности, удельной теплоемкости, температуропроводности) и тепловых характеристик исследуемых объектов в зависимости от содержания в них РЗМ в диапазоне от температуры жидкого азота 148 до 673 К;

- модель для расчета эффективной теплопроводности гетерогенной системы, образующей твердые растворы или сплавы.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы обсуждались и докладывались на 1-ой Международной научно-практической конференции (Душанбе, 2005, ТТУ им. акад. М.С.Осими); на XI Российской конференции по теплофизическим свойствам веществ (4-7 октября 2005г., Санкт-Петербург); Международной конференции, посвященной 70-летию член-корр. РАН И.К.Камилова (21-24 ноября 2005г., Махачкала), на Апрельской научно-практической конференции сотрудников ТУТ (Душанбе,2004-2006 гг.), 2-ой Международной научно-практической конференции "Перспективы развития науки и образования в XXI веке", посвященной 50-летию Таджикского технического университета им. акад. М.С.Осими (Душанбе-15-16 марта 2007г)

Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 научных работ, в том числе в журналах рекомендуемых ВАК РФ - 2 статьи, 1 патент Республики Таджикистан, 4-статьи в сборниках международных конференций, 2 статьи депонированы во НПИЦентре Республики Таджикистан, 1 - статья в трудах Технологического университета Таджикистана и 1 монография.

Диссертационная работа состоит из введения, четерех глав, основных результатов работы, выводов, списка литературы (136 наименований) и приложения. Содержание работы изложено на 143 страницах компьютерного текста, включая 46 таблиц и 24 рисунка.

7. Основные результаты теоретических и экспериментальных исследований приняты к использованию и внедрены в различных научно-исследовательских институтах и промышленных предприятиях и организациях Республики Таджикистан (Государственное коммунальное унитарное предприятие (ГКУП) "Троллейбус" Министерства транспорта и коммуникаций Республики Таджикистан и Отдел материаловедения Академии наук РТ ) в виде измерительно-вычислительной системы (ИВС), а также используются в учебном процессе Таджикского технического университета им. академика М. С. Осими.

1. Новиков С.И. Тепловое расширение твердых тел.-М.:Наука, 1974.291с.

2. Термодинамические свойства индивидуальных веществ: Справочник/ Под ред. Глушкова В.П.- М.: Наука, 1982.-559с.

3. Selected values ofthe thermodynamic properties of the elements.Ed.dy Hultgren P. fiid all. Ohio, Metals park, 1973,342p

4. Зиновьев B.E. Кинетические свойства металлов при высоких температурах: Справочник,- М.: Металлургия, 1984.-200с.

5. Свойства элементов: Справочник/Под ред. Дрица М.Е.-М.: Металлургия, 1976.-1006с.

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

7. Крокнел А., Юнг К. Поверхность Ферми.-М.:Атомиздат.-1978.-352с.

8. Gerlich D., Fisher E.S. The high temperature elastic moduli of alumi-um//J.Phys. Chem. Sol.-1969.-V.30.-P.l 197-1205.

9. Tallon J.L., Wolfenden A. Temperature dependence of the elastic cons-tans of alumium//J.Phys. Chem. Sol.-1979.-V.40.-P.831-837.

10. Ho C.Y., Powell R.W., Liley P.E. Thermal conductivity of the elements: a comprehensive reveiw//J.Phys.Chem.Rev.Data.-1974.-V.3. №l.pp.36-42

11. Thermal properties of metter.V.10: Thermal diffusivity.Ed by Touloukian V.S.-N.-Y., W.:JFJ/Plenum/-1973.649р.

12. Williams R.K., Fulkerson W. Separation of the electronic and lattuce contribation to the thermal conductivity of metals and alloys.// Thermal Conductivity Proc/:l-th Conf. W.Laf.-USA., 1968.-P. 1 -180.

13. Kireitseu M.V., Yerakhavets L., Jon Nemereco. Durability of composite system: chrome carbide hard oxide ceramics-aluminium.//ICCE/9.-July 1-6,2002, San Diego, California.-P.393-394.

14. Kireitseu M.V., Yerakhavets L., Jon Nemereco. Effect of ultradispersed diamonds on strength of alumina coating.//ICCE/9.-July 1-6, 2002, San Diego, California.-P.395-396.

15. David Hui. Ninth annual international conference on composites engineering. ICCE/9. San Diego, California. -July 1-6, 2002. -933 p.

16. David Hui. Seventh annual international conference on composites engineering. ICCE/7. Denver, Colorado. -July 2-8, 2000. -1015 p.

17. Safarov M.M., Kobuliev Z.V., Ganiev J.N., Odinaev H.O., Saidov R.H. Heat capacity alloy on the basis aluminium Al-Be-RLM in dependence of temperature. ICCE/7.-July 2-8,2000, Denver, Colorado.-P.759-760.

18. Hynes W.M., Stevenson B.A. Abstracts of the fourteenth symposium on thermophysical properties. June 25-30,2000, Boulder, Colorado, USA, 640 p.

19. Маджидов X.,Аминов Б.,Сафаров M.M., Вахобов А.В.,Обидов Ф.У. Теплопроводность особо чистого алюминия в зависимости от температуры // Докл. АН РТ, 1991, Т.34, № 2.- с.93-95.

20. Gonzalez E.I., Iosell D. etc. Thermal transport thin films: Mirage technique mesurements on aluminium/titanium multilayers. Abstracts of the 14th symposium on thermophysical properties June 25-30, 2000, Boulder, Colorado, USA, p.506.

21. Fortov V.E., Ternovoj V.Ia. Experimental investigation of thermophysical properties of hot dense metals in broad region of phase diagram. Conference book. 14th ECTP., Sept. 16-19, 1996. Lyon, France, p. 107.

22. Taylor R.E., Groot H., Goer Т., Ferrier J. and Taulor D.L. Thermo-phy-sical properties of molten aluminum alloys. Conference book. 14th ECTP., Sept. 16-19,1996. Lyon, France, p. 109.

23. Ковалев А.И., Вертоградский В.А. Прогонозирование теплопроводности сплавов по их электропроводности. Тезисы докладов. 9 Теплофизи-ческая конференция СНГ. Махачкала, 24-28 июня 1992. С. 170.

24. Мурзин A.M., Юрченко Д.З., Аветисли А.О. Исследование электро-и теплофизических свойств керамических материалов на основе нитрида алюминия. Тезисы докладов. 9 Теплофизическая конференция СНГ. Махачкала, 24-28 июня 1992. С. 189.

25. Вертоградский В.А. Сопоставление экспериментальных и расчетных значений теплоемкости сплавов. Тезисы докладов. 9 Теплофизическая конференция СНГ. Махачкала, 24-28 июня 1992. С. 220.

26. Курбанов М.К., Нурмагомедов Ш.А.,Сафаралиев Г.К.Расчет характеристической температуры Дебая твердых растворов (SiC).x(AlN)x. Тезисы докладов. 9 Теплофизическая конференция СНГ. Махачкала, 24-28 июня 1992. С. 284.

27. Маджидов Х.Аминов Б. Теплоемкость особо чистого алюминия в зависимости от температуры.Материалы республиканской научно-практической конференции молодых ученных и специалистов Таджикистана (Секции физики) 12-15 апреля 1990, Худжанд,С.11-15.

28. Аминов Б.,Маджидов X., Сафаров М.М., Вахобов А.В.,Обидов Ф.У. Теплоемкость особо чистого алюминия в зависимости от температуры. Докл. АНРТ,№6,1990, с.380-383.

29. Mohamad F.F. Proseedings of the 3rd International Conference on Computational Heat and Mass Transfer. May 26-30,2003 Banff, Canada.P.803.

30. Сафаров A.M.Диаграммы состояния и физико-химические свойства сплавов системы А1-Ве-У(Ьа,Се).Дис. канд.техн.наук.-Душанбе, 1997.-105с.

31. Вельская И.Н. Применение термического анализа и резистометрии для выбора режимов термообработки дисперсионно-твердеющих алюминиевых сплавов. Вторая Международная теплофизическая школа 25-30 сентября 1995. Тезисы докладов. Тамбов 1995.- С.92.

32. Вертоградский В.А. Обобщение теплофизических и термодинамических характеристик промышленных сплавов с использованием "диаграммного" подхода. Вторая Международная теплофизическая школа. 25-30 сентября 1995. Тезисы докладов. Тамбов 1995.-C.33-36.

33. Сафаров А.Г. Высокотемпературная и электрохимическая коррозия алюминиевых сплавов с кремнием, сурьмой и висмутом. Автореф. дис.канд. хим. наук.-Душанбе,2000.-23 с.

34. Глазков С.Ю., Миронов М.К., Киреенко И.Б. и др. Температуропроводность микродуговых защитных покрытий на основе AI2O3 и БЮг при высоких температурах. IV Всесоюзная научно-техническая конференция. Харьков.- 1990.-С.219.

35. Чиркин B.C. Теплофизические свойства материалов. -М.: Физмат-гиз, 1959.- 356 с.

36. Bungardt W., Kallenbach R. Über den Zusammenhang zwischen der thermischen und elektrischen Leifähigkeit bei Aluminium-and Magnesium-Legie-rungen.-"Metall". 1950,4. Nr 15/16, S.317-321

37. Touloukian I.S. Thermophysikal properties of high tempeatures. Vol.1-6, New-York, 1967,1000p.

38. Дульнев Т.Н., Заричняк Ю.П. Теплопроводность смесей и композиционных материалов. Справочная книга. -JL, 1974- 264 с.

39. Теплопроводность твердых тел: Справочник/А.С.Охотин, Р.П. Боровикова, Т.В.Нечаева, А.С.Пушкарский. Под ред. А.С.Охотина.-М.: Энер-гоатомиздат, 1984.-320 с.

40. Миснар А. Теплопроводность твердых тел, жидкостей, газов и их композиций. -М.: Мир, 1968.-432с.

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

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

43. Теплотехнический справочник. Т.2 / Под общей ред. В.Н.Юренева и П.Д.Лебедева.-М., 1976.- 876 с.

44. Енохович А.С.Справочник по физике.-М.:Просвещение,1990.-384 с

45. Чиркин B.C. Теплопроводность промышленных материалов.-М.:Машгиз, 1962.- 247 с.

46. Пелецкий В.Э., Тимрот Д.Л., Воскресенский В.Ю. Высокотемпературные исследования тепло- и электропроводности твердых тел.-М.: Энергия, 1971.- 192 с.

47. 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.-38с.

48. Плотность и поверхностное натяжение сплавов А1-ЩЗМ и А1-РЗМ /A.M. Семенищев, В.И.Кононенко, A.B. Конюхова и др. // Материалы конференции XI Российская конф. по теплофизическим свойствам веществ. 4-7 октября 2005 г.-Санкт-Петербург.-2005.-Т. 1 .-С.98.

49. Дадабаева Н.С., Ниязбаева А.И., Нурахметов H.H. Взаимодействие протонированного карбамида с хлоридом бериллия при 25 °С// Междунар.конф. "Физико-химический анализ жидкофазных систем".-Саратов.-2003.-С.162

50. Сафаров М.М., Кобулиев З.В., Ризоев С.Г. Взаимосвязь между тепло- и электропроводностью кремнесодержащих сплавов алюминия //Международная теплофиз. школа "Теплофизические измерения при контроле и управлении качеством", Тамбов.-2004.-С. 171-173.

51. Тонков У.Ю.Фазовые диаграммы элементов при высоких давлени-ях.-М.: Наука .-1979.-М.-192 с

52. Thermal properties of metter.V.10:Thermal diffusivity ed.by Touloukian Y.S.-N.Y.,W.:IFI/Plenum-1973.-649 p.

53. Ризоев С.Г. Тепло- и электрофизические свойства алюминии-медно-кремнево-сурьмяных спалавов в зависимости от температуры. Дисер. на соискание уч.ст. канд. техн. наук. Душанбе, 2004.-156 с.

54. Таблицы физических величин: Справочник /Под ред.Кикоина И.К.-М.: Атомиздат, 1976.-1006 с.

55. Mitchell M.N.Electrical resistivity of beryllium.//!Appl. Phys. 1975, V.46.- P.4742-4746.

56. Бурков A.A.,Ведерников M.B. Аномальная анизотропия высокотемпературной термоэдс бериллия.//ФТТ.-1986.Т.28, № 2.-С.3737-3739.

57. Кожеников И.Г., Новицкий Л.А. Теплофизические свойства материалов при низких температурах: Справочник-2-е изд.,перераб. и доп.-М.: Машиностроение, 1982. 328 с.

58. Touloukian J.S.,Kirbey R.K.,TaulorR.E.,Deeai P.D.Thermal expansion, metallic elements and alloys.//Termophys.Prop.matter.-V.12.-New York-Washington, IFI / Plenum.-1975, xxvi.-1938 p

59. Станкус С.В.Исследование плотности, теплового расширения лан-танидов в широком диапазоне температур жидкого и твердого состояния. Дис.канд.техн. наук.-Новосибирск: Ин-т теплофизики Сибир отд. А.Н. СССР .-1983.-22 с.

60. Ramji R.R.,Rajput A.Some aspects of thermal expansion and elastic constants of yttrium.//Can. J Phys.-1979.-V.57., № 2.-P.120-127.

61. Ross J.W.,Isaace L.L.Electrical resistivity of Sc 0,5 Gd alloy// J.Phys. Chem. Sol.-1971 .-V.32.-P.747-750.

62. Savage J.,Palmer S.B.,Fort D. a. u. The elastic constants of high purity yttrium//J. Phys.F:Met.phys.-1980.-V.10-P.347-352.

63. Smith J.F.,Gievre J.A.Elastic constants of yttrium single crystals in the temperature range 4,2-400K.//J.Appl. Phys.-1960.-V. 31-P.645-647.

64. Handbook on the physics and chemistry of rare caths V.-Metals/ed.by Gschneidner K.A., Eyring R., North-Holland publishing company. Amsterdam, N.J. :Oxford.-1978.-229 p.

65. Финлянд M.A., Семенова Е.И. Свойства редких элементов: Справоч-ник.-Изд.2-е, перераб. и доп.-М.: Металлургия., 1964.-912 с.

66. Францевич И.Н., ВороновФ.Ф., Бакута С.А. Упругие постоянные и модули упругости металлов и неметаллов.-Киев:Наукова Думка.-1982.-286 с.

67. Банчила С.Н., Филиппов Л.П. Экспериментальные измерения комплекса тепловых свойств некоторых редкоземельных металлов при высоких температурах.// ИФЖ.-1974.-Т.27.-С.68-71.

68. Новиков И.И., Мардыкин И.П. Тепловые свойства лантаноидов при высоких температурах.// TBT.-1973.-T.il, № З.-С. 527-532.

69. Selected values of the thermodynamic properties of the elements/ed.by Hultgren P. and all, ohio, Metals park, 1973.p. 125

70. Rosen M. Effect of low-temperature phase transformations of the elastic behavior of cerium.//Phys. Rev. 1969 . - V. 181. - P. 432 - 435.

71. Kurichenro A.A., luliev A.D., Zinoviev V.E Thernal and kinetic properties of light rare earth metals near high temperature structural transition po-ints//Sol. Stat. Comm. 1985. - V. 56, №12. - P. 1065 - 1068.

72. Ситников Г. А. Упругие свойства редкоземельных металлов в интервале температур 300 1100 К. Автореф. дис. канд. техн. наук. Свердловск ин-т.- 1985.- 22 с.

73. Смирнов Ю.Н., Прохоров И.А. Термическое расширение и кристаллическая структура празеодима, неодима и самария в интервале температур 87-1073 К.//ЖЭТФ. 1974. - Т. 67, №3 (9). - С. 1017 - 1022.

74. Ивлиев А.Д.,Зиновьев В.Е. Высокотемпературный фазовый переход в неодиме и празеодиме.//ФТТ.- 1981.- Т. 23 С. 1190 - 1192.

75. Цапков В.И.Плотность жидких металлов и ее температурная зависимость.// ТВТ, 1981,Денон.в ВИНИТИ № 1093-81.

76. Мардыкин И.П., Кашин В.И. Тепловые свойства празеодима в твердом и жидких состояниях.//Изв. АН СССР. Металлы 1973. - №4. - С. 77 -80.

77. Фризен С.А., Ивлиев А.Д., Кашапова JI.K., Морева Н.И. Особенности теплового расширения поликристаллического лантана, празеодима и неодима в интервале температур 290 870 К.//Физ. мет. и металловед. 1985. -Т. 60, №2.-С. 398 -400.

78. Forgon Е.М., Muirhead С.М., Jones D.W., Gschneider K.A. Measurement of the heat capacity of neodymium in the range 2 10 К and zero magnetic field.//J. Phys. F: Met. Phys.- 1979. - V.9, № 4 - P. 651 - 660.

79. Буравой C.E., Платунов E.C.,. Курепин В.В.Пероспективы исследования теплофизических свойств методами монотонного режима// Материалы 5 Международная теплофизической школы.20-24 сентября 2004г.Часть 1. Тамбов,Изд.ТГТУ.С.66-74.

80. Теплофизические измерения и приборы/Е.С.Платунов, С.Е.Буравой. В.В. Курепин, Г.С.Петров; Под общ. ред. Е.С.Платунова.-Л.: Машиностроение. Ленингр. Отд., 1986.-256 с.

81. Прикладная физика: Теплообмен в приборостроении/Г.М.Кондратьев. Г.Н.Дульнев, Е.С.Платунов, Н.А.Ярышев.-СПб.: СПбГУ ИТМО, 2003.-560 с.

82. Практикум по общей физики. Под общей редакции профессора В.Ф. Ноздерева. Уч. пособие для физико-математических факультетов.-М.,1971.-311с

83. Физический практикум.Под ред.проф.В.И.Ивереновой -М., 1955.-634с.

84. Сафаров М.М.,Самиев К.А.Теплофизические свойства сплавов системы алюминий-бериллий-редкоземельные металлы. Монография, Душанбе, Изд.000 "Хирад", 2007,125с

85. Сафаров М.М. Гусейнов К.Д. Теплофизические свойства простых эфиров в широком интервале параметров состояния. Монография-Душанбе, 1996.- 196 с.

86. Сафаров М.М. Теплофизические свойства окиси алюминия с металлическими наполнителями в различных газовых средах. Диссер. на соиск. уч. степ, канд.техн.наук, Душанбе, 1986.-186 с.

87. Маджидов X.,Сафаров М.М. Теплофизические свойства пористой гранулированной окиси алюминия в зависимости лт концентрации меди и температуры в газовых средах.//Теплофизика высоких температур.-1986.-Т.24.-№5.с.Ю37.

88. Румшиский JI.3. Математическая обработка результатов эксперимента: Справочное руководство. -М.: Наука, 1971.-192 с.

89. Вознесенский В.А. Статистические методы планирования эксперимента в технико-экономических исследованиях.-М. Финансы и статистика, 1981.-263 с.

90. Самиев К.А., Сафаров М.М. Теплофизические свойства сплавов системы А1+Ве с РЗМ Депон. В НПИЦентр,от 4 апреля 2007 г. №29(1745), 11с.

91. Займан Дж. Электроны и фононы. -М.:ИЛ, 1962.-488 с.

92. Гончаров С.А. Термодинамика. Учебник для ВУЗов.-М.:Изд-во Московского государственного горного университета, 1997.-441 с.

93. Маделунг О. Теория твердого тела. -М.:Наука, 1980.-416 с.

94. Стенли Г. Фазовые переходы и критические явления.-М.: Мир, 1973.298 с.

95. Ма Ш. Современная теория критических явлений. -М.: Мир, 1980.298 с.

96. Ноздрев В.Ф., Федорищенко Н.В. Молекулярная акустика. -М.: ВШ, 1974.-288 с.

97. Лифшиц И.М., Азбель М.Я., Каганов М.И. Электронная теория металлов. -М.:Наука, 1971.-415 с.

98. Kraftmakher la. Equlibrium concentration of point defects in me-tals.//I. Sei.Ind.Res.-1973 .-V.E3z.-P.626-632.

99. Перваков В.А. Об определении термодинамически равновесных концентраций вакансий в металлах.//Металлофизика. -Киев: Наукова Думка.-1970.-Вып.30.-С.5-16.

100. Богородицкий Н.П., Пасынков В.В., Тареев Б.М. Электротехнические материалы: Учебник для вузов. -Л. Энергоатомиздат, 1985,304 с.

101. Техническая термодинамика: Учебник для вузов /В.А.Кириллин, В.В.Сычев, А.Е.Шейндлин.-М.: Энергоатомиздат, 1983, 416с.

102. Бочвар А. А. Металловедение.-М.:Металлургиздат,1962.-495с.

103. Лифшиц Б.Г. Физические свойства металлов и сплавов.-М.:Маш-гиз, 1959.-368 с.126.0делевский В.И. Расчет обобщенной проводимости гетерогенных систем.-ЖТФ, т.21,1951, вып.6. с.667-685.

104. Hultgren R.R., Orr R.L., Anderson P.D., Kelly K.K. Selected vabees of thermodynamic of metals and alloys.-N.J.: Wiley, 1963.-176p.

105. Неймарк Б.Е., Бродский Б.Р. Экспериментальное исследование термического расширения тугоплавких металлов при высоких температурах. Теплофизические свойства твердых тел при высоких температурах. -М.:Изд-во стандартов, 1969.-С.76-80.

106. Kirillin V.A., Seheindlin А.Е., Chekhovskoy V.Ia. Enthalpy and heat capacity of some solid materials at extremby high temperatures//Proc. Iut. Sump. Temp. Technology.-№ I.:Wash.: Butterworths, 1964.-P.471-484.

107. Wei H. Thermospannung und warmeleitung von III-Y-Verbinindungen und ihren Mischkrestallen Ann. Phys., 1959,4, s. 121-131.

108. Иоффе A.B., Иоффе А.Ф. Теплопроводность полупроводников.-"Из-вестия АН СССР. Серия физическая", Т.20,1956, №1.- С.65-69.

109. Stelle М.С., Rosi F.D. Thermal conductivity and thermoelectric power of dermanium-silicon alloys.-'T.appl. phys", vol.29,1958, Nol 1, pp. 1517-1520.

110. Теплофизические свойства анизотропных пористых металлов./О.И. Тишин, В.И.Шаповалов, Н.Д.Еременко, В.Н.Клименко, И.М.Чигарев// Труды VIII Всесоюзной конференции по теплофизическим свойствам веществ. Часть II. Новосибирск, 1989.- С.272-276.

111. Сафаров М.М.,Самиев К.А.Способ определения коэффициента линейного расширения твердых тел в широком интервале температур и устройоство для его осуществления, Патент Республики Таджикистан,МПК , С 21D 1/70;Н 05В 6.08,№07001001, от 4.04.2007г.