CC BY
79
ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН ________________________________2007, том 50, №9-10__________________________
ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
УДК 546.621:669.017
Р.Х.Саидов, член-корреспондент АН Республики Таджикистан И.Н.Ганиев , член-корреспондент АН Республики Таджикистан Х.О.Одинаев МЕТАЛЛОХИМИЯ АЛЮМИНИЕВО-БЕРИЛЛИЕВЫХ СПЛАВОВ С РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫМИ МЕТАЛЛАМИ
Алюминиево-бериллиевые сплавы представляют большой интерес для авиакосмической техники благодаря малому весу, высокой удельной прочности, способности выдерживать высокую температуру, высокой коррозионной стойкости. Они как конструкционные материалы используются почти во всех ответственных узлах космической техники [1]. В последнее время для улучшения отдельных свойств алюминиевых сплавов стали широко применять редкоземельные металлы (РЗМ) [2,3].
Всестороннее исследование ряда тройных систем алюминия с бериллием и РЗМ позволило нам выявить некоторые закономерности в сплавообразовании данных тройных систем.
Основными методами физико-химического анализа (ВДТА, МСА, РФА, потенциоди-намический метод) нами подтверждено существование тройных соединений переменного состава в системах А1-Ве^^а, Ce) и впервые синтезированы тройные интерметаллиды постоянного состава в системах Al-Be-Pr(Nd, Sm), составы которых представлены в табл. 1. Данные соединения плавятся конкгруэнтно и находятся в двухфазном равновесии с алюминием с двойными интерметаллидами RAl2, , RAl3, R3Al11, RBe13 где R - РЗМ [4-6].
Из табл. 1 видно, что с увеличением порядкового номера РЗМ температура плавления чистых металлов от церия к иттрию уменьшается и далее до самария увеличивается. У тройных интерметаллидов эта закономерность имеет место лишь при переходе от иттрия к лантану. Для элементов подгруппы церия наблюдается обратная зависимость, то есть с ростом температуры плавления чистых РЗМ температура плавления тройных соединений уменьшается (за исключением интерметаллида с самарием).
Таблица 1
Температура плавления двойных и тройных алюминидов систем А1-Ве^^а, Ce) и Al-Be-Pr(Nd, Sm)
РЗМ Тем-ра плавл., °С Соединение Тем-ра плавл., °С
RAl2 Тем-ра плавл., °С А1хВе^2
Y 1525 YAl2 1500 A13,25-2,25Be0,75-1,5Y 1350
La 920 LaAl2 1405 А13-2,25Ве1-1,75^ 1280
Се 798 СеАЬ 1480 А12,8-2,6Ве1,2-1,4Се 1350
Pr 935 РгАЬ 1480 А157Ве23Рг20 1315
Ш 1024 ШАЬ 1460 A157Be23Nd20 1265
8т 1072 8тА12 1500 А157Ве23§т20 1370
Анализ температуры нонвариантных равновесий на квазибинарных разрезах тройных систем показывает следующее:
- в системах A1-RBe13 , Б^А12 и D-RBe13 с ростом заряда ядра РЗМ температура эвтектического равновесия уменьшается сначала от иттрия к церию, а затем от празеодима к самарию, что коррелирует с температурой плавления самих РЗМ;
- в системах RBe13 - RA12 наблюдается обратная зависимость, то есть при переходе от лантана к церию повышается температура нонвариантного превращения (табл. 2). Подобный характер изменения температуры больше коррелирует с температурой плавления двойных интерметаллидов LaA12, СеА12 , которая при переходе от лантана к церию повышается.
Общим в характере взаимодействия алюминия с бериллием и РЗМ является то, что во всех исследованных тройных системах имеет место кристаллизация лишь одного тройного соединения. Вместе с тем в исследованных тройных системах имеют место и отличия, которые заключаются в следующем: в системах А1-Ве^^а, Се) тройные интерметаллиды являются бертоллидами, переменного состава, а в системах А1-Ве-Рг(№, Sm) кристаллизующиеся соединения являются дальтонидами постоянного состава. Сравнение исследованных систем показывает, что система с участием иттрия больше похожа на систему с участием церия, чем с лантаном и самарием.
Таблица 2
Температура нонвариантных равновесий квазибинарных сечений систем
Л1-Бе-У(Ьа, Се, Рг, N4 Бш)
Система Температура рановесий, °С Система Температура рановесий, °С
УБе13-УА12 1355 Л1-УБе13 700
ЬаБе із -ЬаЛІ2 1250 Л1-ЬаБе13 640
СеБе13-СеЛ12 1320 Л1-СеБе13 620
РгБе13-РгЛ12 1240 Л1-РгБе13 680
ШБеїз-ШЛЬ 1220 Л1-ШБев 670
БшБе13-БшЛ12 1250 Л1-БшБе13 675
Б-УЛ12 1300 Б-УБе13 1267
Б1-ЬаЛ12 1245 Б1-ЬаБе13 1220
Б2-СеЛ12 1220 Б2-СеБе13 1200
Б3-РгЛ12 1270 Б3-РгБе13 1305
Б4-ШЛ12 1250 Б4-ШБе13 1275
Б5-БшЛ12 1205 Б5-БшБе13 1190
Сопоставление тройных систем с участием беррилия с системами с магнием свидетельствует, что по характеру взаимодействия и количеству образующихся тройных интерметаллидов данные системы аналогичны. Отличия заключаются в том, что в системах Л1-М§-РЗМ имеются широкие области твердых растворов двойных интерметаллидов, что объясняется близостью радиусов атома магния (г = 0.168 нм) и алюминия (г = 0.143 нм). Очевидно,
что размер внедряемого атома должен быть небольшим и оптимально соответствовать объему пустот в межузлах кристаллической решетки. В частности, для металлов, образующих плотноупакованные гранецентрированные кубические (ГЦК) и гексагональные плотноупако-ванные (ГПУ) решетки, возможны 2 типа пустот - тетраэдрические и октаэдрические. Соотношение размеров пустот и внедряемых атомов определяет их положение в решетке и ближайшую координацию. При этом встраивание их в пустоты решетки существенным образом не влияет на характер взаимодействия атомов и не изменяет типа кристаллической решетки.
Еще одним отличием систем Al-Be-РЗМ и Al-Mg-P3M является характер образования тройных интерметаллидов. В системах Al-Be-Y(La, Ce) тройные интерметаллиды являются бертоллидами, с переменным составом, а у систем Al-Mg-P3M образующиеся соединения являются дальтонидами. С данной точки зрения системы Al-Mg-P3M больше похожи на системы Al-Be-Pr(Nd, Sm), чем на Al-Be-Y(La, Ce).
Таджикский технический Поступило 30.10.2007 г.
университет им. акад. М.С. Осими,
*
Институт химии им. В.И.Никитина АН Республики Таджикистан
ЛИТЕРАТУРА
1. Massalski T.B. Binary alloy phase diagrams. Ohio: Metals Park, 1986, № 44073.
2. Шанк Ф.А. Структура двойных сплавов. М.: Металлургия, 1970, 760 с.
3. Мондальфо Л.Ф. Структура и свойства алюминиевых сплавов. М.: Металлургия, 1979, 639 с.
4. Саидов Р.Х., Одинаев Х.О., Ганиев И.Н. - Материалы международной научно-практической конференции. - Душанбе, 2002, с. 113-114.
5. Одинаев Х.О., Саидов Р.Х., Ганиев И.Н., Кинжибало В.В., Рузиева Д.Д. - ДАН РТ, 1996, т.44, №11-12, с. 37-39.
6. Сафаров А.М., Ганиев И.Н., Одинаев Х.О., Назаров Х.М. - ДАН РТ, 1996, т. 39, №1-2, с. 61-63.
Р.Х.Саидов, И.Н.Ганиев, Х.О.Одинаев МЕТАЛЛОХИМИЯИ ХУЛА^ОИ АЛЮМИНИЙ ВА БЕРИЛЛИЙ БО
МЕТАЛЛХОИ НОДИРЗАМИНЙ
Дар макола хусусиятхои фарккунандагии хулахои алюминий ва бериллий бо металлхои нодирзаминй ва металлохимияи пайдоиши интерметаллидхо дар системахои сечандаи Al-Ве-Ме ва Al-Mg-Me оварда шудааст.
R.H.Saidov, I.N.Ganiev, Kh.O.Odinaev METAL-CHEMICAL ANALYSIS OF ALUMINUM-BERYLLIUM ALLOYS WITH
RARE-EARTH METALS
The metal-chemical analysis of aluminum-beryllium alloys with rare-earth metals is conducted. Are reviewed and the distinctions(difference) in nature of formation of intermetallic compounds in alloys of systems Al-Be-R and Al-Mg-R are detected.
