CC BY
7КИНЕТИКА ОКИСЛЕНИЯ АЛЮМИНИЕВОГО ПРОВОДНИКОВОГО СПЛАВА E-AlMgSi ("алдрей"), ЛЕГИРОВАННОГ СУРЬМОМ, В ТВЕРДОМ СОСТОЯНИИ
Холов Ё.Дж., Ганиев И.Н., Джайлоев ДЖ.Х., Ганиева Н.И.
Дангаринский государственный университет ГНУ «Институт химии им. В.И. Никитина» НАНТ Таджикский технический университет имени академика М.С. Осими
Одним из проводниковых алюминиевых сплавов является сплав E-AlMgSi ("алдрей"), который относится к термоупрочняемым сплавам. Он отличается высокой прочностью и хорошей пластичностью. Данный сплав при соответствующей термической обработке приобретает высокую электропроводность. Изготовленные из него провода используются почти исключительно для воздушных линий электропередач [1,2].
Экономическая целесообразность применения алюминия в качестве проводникового материала объясняется благоприятным соотношением его стоимости и стоимости меди. Кроме того следует учесть и тот фактор, что стоимость алюминия в течение многих лет практически не меняется [3,4].
При создании новых материалов, предназначенных для работы в особо жёстких условиях, встаёт задача придания им коррозионной стойкости, практическое решение которой связано с уровнем знаний в области высокотемпературного окисления металлов и сплавов [5].
В связи с тем, что линии электропередачи из алюминия и его сплавов эксплуатируются в открытой атмосфере, вопросы повышения коррозионной стойкости сплавов являются актуальными.
Целью настоящего сообщения является изучение влияния добавок сурьмы на кинетику окисления алюминиевого проводникового сплава
E-AlMgSi ("алдрей"), химического состава, мас.%: Si - 0.5; Mg - 0,5. Для решения поставленной задачи применяли метод термогравиметрии с непрерывным взвешиванием образцов[6].
Синтез сплавов проводился в шахтной лабораторной печи сопротивления типа СШОЛ при температуре 750 - 800 0С. В качестве шихты при получении сплава E-AlMgSi использовали алюминий марки А6, который дополнительно легировалось расчётным количеством кремния и магния. При легировании алюминия кремнием учитывался имеющийся в составе первичного алюминия кремний (0.1мас.%). Магний, завернутый в алюминиевой фольге, вводился в расплав алюминия с помощью колокольчика. Металлическая сурьма вводилась в чистом виде. Химический анализ полученных сплавов на содержание кремния и магния проводился в Центральной заводской лаборатории ГУП «Таджикская алюминиевая компания». Состав сплавов также контролировался взвешиванием шихты и полученных сплавов. При отклонении веса сплавов более чем на 1 -2% отн. синтез сплавов проводился заново.
Окисление алюминиевого сплава E-AlMgSi ("алдрей"), легированного сурьмой, в атмосфере воздуха проводилось при постоянных температурах 823, 773 и 723 К. Кинетические кривые процесса высокотемпературного окисления исследуемых сплавов представлены на рисунке. C повышением температуры наблюдается рост удельной массы образца (g/s) в зависимости от времени (t). Процесс окисления сплавов интенсивно протекает в первые 10-20 минут и носит прямолинейный характер, то есть защитные свойства образующегося тонкой оксидной плёнки на поверхности исследуемых образцов из сплавов проявляется в ранних стадиях процесса окисления. Истинная скорость окисления исходного сплава и сплава, содержащего 0.01% сурьмой изменяется от 3.2810-4 до 3.2410-4 кгм-2с-1 соответственно при вышеуказанных температурах 823К. Величина эффективной энергии активации сплавов колеблется в диапазоне 128.5^133.0 кДж/моль, соответственно при изученных температурах в зависимости от содержания сурьмы в сплаве (табл.).
Таблица - Кинетические и энергетические параметры процесса окисления алюминиевого
проводникового сплава E E-AlMgSi ("алдрей" , легированного сурьмой, в твёрдом состоянии
Содержание Температура Истинная скорость окисления К-104, Кажущаяся энергия
сурмы в сплаве окисления, К активации,
«алдрей», мас.% -2 -1 кгм с кДж/моль
723 2.67
0.0 773 823 2.89 3.28 128.5
723 2.62
0.01 773 823 2.84 3.24 133,0
723 2.58
0.05 773 823 2.80 3.19 137.9
723 2.53
0.1 773 823 2.75 3.14 140.6
723 2.48
0.5 773 823 2.70 3.09 143.2
gi-10-. и/и1 pi 10ч кг. м-
Рисунок - Кинетические кривые окисления алюминиевого проводникового сплава E-AlMgSi ("алдрей") (а), легированного сурьмой, мас.%: 0.01 (б), 0.1 (в). 0.5 (г).
Кинетические параметры процесса окисления сплавов зависят от структуры оксидной плёнки. Минимальное значение истинной скорости окисления и максимальное значение величины эффективной энергии активации процесса соответствуют сплавам, содержащим 0.1 и 0.5 мас.% сурьмой, которые характеризуются высокой энергией взаимодействия сплавов с кислородом газовой фазы компонентов в твёрдом состоянии (табл.).
ЛИТЕРАТУРА
1. Усов В В., Займовский А.С. Проводниковые, реостатные и контактные материалы. Материалы и сплавы в электротехнике. Том II. -М.: Госэнергоиздата, 1957. 184с.
2. Райтбарг Л.Х. Алюминиевые сплавы : свойства, обработка, применение // Отв. ред. - Изд. 13-е, перераб. и доп. -М. : Металлургия, 1979. 679 с.
3. Альтман М.Б. и др. Промышленные алюминиевые сплавы. М.: Металлургия, 1984. 528с.
4. Джайлоев Д.Х., Ганиев И.Н., Ганиева Н.И., Якубов У.Ш., Хакимов А.Х. Кинетика окисления алюминиевого сплава АЖ2.18, модифицированного стронцием. // Вестник Сибирского государственного индустриального университета. 2019. № 4 (30). С. 34-39.
5. Ganiev I.N., Abulakov A.P., Jayloev J.H., Aliev F.A., Rashidov A.R. Corrosion and electrohemical behavior of aluminum conductor E-ALMGSI (ALDREY) alloy with tin in a medium electrolite NaCl // Modern Electronic Materials. 2019. Т. 5. № 3. С. 127-132
6. Назаров Ш.А., Ганиев И.Н., Эшов Б.Б., Ганиева Н.И. Кинетика окисления сплава Al-6 мас.% Li, модифицированного церием // Металлы. 2018. № 3. С. 33-38.
КИНЕТИКА ОКИСЛЕНИЯ АЛЮМИНИЕВОГО ПРОВОДНИКОВОГО СПЛАВА E-AlMgSi ("алдрей"), ЛЕГИРОВАННОГ СУРЬМОМ, В ТВЕРДОМ СОСТОЯНИИ
Методом термогравиметрии исследована кинетика окисления алюминиевого проводникового сплава E-AlMgSi ("алдрей") с сурьмой. Установлено, что добавки сурьмы к сплаву E-AlMgSi ("алдрей") увеличивают его стойкость к окислению, в твердом состоянии. Показано, что окисление сплавов протекает по гиперболическому механизму и имеет порядок 10' кгм- с .
Ключевые слова: алюминиевый сплав E-AlMgSi ("алдрей"), сурьма, термогравиметрия, высокотемпературное окисление, скорость окисления, энергия активации.
THE OXIDATION KINETICS OF ALUMINUM CONDUCTIVE ALLOY E-ALMGSI ("ALDREY"), DOPED WITH ANTIMONY, IN SOLID STATE
The kinetics of oxidation of the aluminum conductive alloy E-AlMgSi ("aldrey") with stibium was investigated by thermogravimetry. It was found that the addition of antimony to the alloy E-AlMgSi ("aldrey") increases its resistance to oxidation in the solid state. It is shown that the oxidation of alloys proceeds according to a hyperbolic mechanism and is of the order of 10' kgm- s-.
Key words: aluminum alloy E-AlMgSi ("aldrey"), stibium, thermogravimetry, high-temperature oxidation, oxidation rate, activation energy.
Сведения об авторах:
Холов Ёрмахмад Джонмахмадович — соискатель, старший преподаватель Дангаринского государственного университета. Адрес: Республика Таджикистан 735320, р. Дангара, ул. И. Маркази, 25.
Ганиев Изатулло Наврузович - д.х.н., профессор, академик НАНТ, заведующий лабораторией ГНУ «Институт химии им. В.И. Никитина» НАНТ. Адрес: Республика Таджикистан 734063, г. Душанбе, ул. Айни, 299/2. E-mail: [email protected]
Джайлоев Джамшед Хусейнович - к.т.н., ведущий научный сотрудник ГНУ «Институт химии им. В.И. Никитина» НАНТ. Адрес: Республика Таджикистан 734063, г. Душанбе, ул. Айни, 299/2.E-mail: [email protected] Ганиева Наргис Изатуллоевна - к.т.н., доцент кафедры "ММиО" ТТУ им. М.С. Осими. Адрес: Республика Таджикистан 734042, г. Душанбе, ул. Академиков Раджабовых, 10. About authors:
Kholov Yermahmad Dzhonmakhmadovich - Applicant, Senior lecturer of Dangara State University. Address: Republic of Tajikistan 735320, p. Dangara, st. I. Markazi, 25.
Ganiev Izatullo Navruzovich - Doctor of Chemical Sciences, Professor, Academician of the National Academy of Sciences, the Head of the Laboratory of State Scientific Institution "Institute of Chemistry named after V. I. Nikitin. Address: Republic of Tajikistan 734063, Dushanbe, st. Aini, 299/2. E-mail: [email protected] Dzhaloev Jamshed Khuseinovich - Candidate of Technical Sciences, Leading Researcher of the State Scientific Institution "Institute of Chemistry named after V. I. Nikitin. Address: Republic of Tajikistan 734063, Dushanbe, st. Aini, 299/2. E-mail: [email protected]
Ganieva Nargis Izatulloevna - Ph.D student.. Address: Republic of Tajikistan 734042, Dushanbe, st. Academicians Radjabovs, 10.
