CC BY
34
ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН
2006, том 49, №8
ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
УДК 669.715.34.654
Член-корреспондент АН Республики Таджикистан И.Н.Ганиев,
Н.И.Ганиева, А.Д.Шамсиддинов КВАЗИБИНАРНЫЕ РАЗРЕЗЫ И ПРОЕКЦИЯ ЛИКВИДУСА СИСТЕМЫ
А1-Ы-А12Се
Фазовое равновесие в системе Л1-Ы-Се по результатам рентгенофазового и микрострук-турного анализов построено авторами [1] в полном концентрационном интервале при 773 К (50-100ат.%Л1) и при 423 К (0^50ат.% Л1). В тройную систему алюминий-литий-церий распространяется расслаивание, имеющее место в двойной системе литий-церий [2]. Глубина расслаивания распространяется до ~20 ат.% алюминия. Алюминиевый твёрдый раствор находится в равновесии с двойными интерметаллидами Л1цСе3 и Л1Ы. Кроме того, соединение Л1цСе3 находится в двухфазном равновесии с интерметаллидами Л14Ы9, Л12Ы3 и литием. Тройных соединений в системе не обнаружено [3].
Материал и методика эксперимента
Для построения политермических сечений и проекции поверхности ликвидуса системы Л1-Ы-Л12Се сплавы были синтезированы в вакуумной печи сопротивления типа СВНЛ-1,31/16 ИЗ в атмосфере очищенного гелия под избыточным давлением 0.15 МПа в тиглях из оксида алюминия. В случае отклонения массы шихты от массы полученного сплава больше чем на 3% отн, плавку повторяли заново.
В качестве исходных материалов при синтезе сплавов использовали металлы следующей чистоты: алюминий - 99.995%, литий - 98.1%, церий - 99.87%. Полученные сплавы подвергали термической обработке- гомогенизирующему отжигу в запаянных под вакуумом кварцевых ампулах при 773 К и 423 К в течение 720 ч с последующей закалкой в холодной воде.
Дифференциально-термический анализ сплавов массой 0.5 г осуществляли в корундовых тиглях на установке ВДТА-8М, в среде гелия марки ВЧ при скоростях нагревания и охлаждения 40-80 К/мин. Датчиком температуры служила термопара W-W+Re (20%). Температуру термических эффектов определяли по кривым нагрева, так как при охлаждении наблюдали переохлаждение сплавов. Погрешность в определении значений температур термических эффектов не превышала ±1% от измеряемой величины.
Рентгенофазовый анализ сплавов проводился методом порошка. Порошок сплава для рентгенофазовых исследованный приготовляли в агатовой ступке под вакуумным маслом ВМ-1. Насыпали порошок на поверхность каретки (подставки от ДРОН-1.5) так, чтобы он тонким равномерным слоем покрыл среднюю её часть (рабочую поверхность). После чего каретку с образцом вставляли в аппарат и снимали дифрактограмму от 10 до 90 градусов по показанию счетчика аппарата. При подготовке порошков в агатовой ступке после каждого
образца для удаления пыли и жира промывали ступку ацетоном, потом спиртом, по несколько раз.
Из-за высокой химической активности лития и церия получить хорошие микроструктуры сплавов металлографическим методом не удалось. Поэтому основной упор нами был сделан на рентгенофазовый и дифференциально-термический методы анализов.
Результаты эксперимента и их обсуждение
Политермические разрезы системы ЛІ-Ьі-ЛІ2Се. В результате проведенных исследований в области, богатой алюминием, установлены следующие двухфазные равновесия: ^Се-П; Al2Ce-AlLi; ^^-^1
Разрез Л12Се-Ьі (рис.1а). Исследование сплавов данного разреза методами РФА и ДТА показали, что все они состоят из двух фаз: а- твердого раствора на основе Al2Ce и в -твердого раствора на основе лития. Взаимная растворимость компонентов в данной системе незначительна. На термограммах всех сплавов, расположенных на указанном разрезе, обнаружено по два термических эффекта, первый из которых относится к кристаллизации твердого раствора на основе Al2Ce, и второй термический эффект относится к перитектической
реакции Ж+а-ДЬСе^Р^, протекающей при 873 К и ~93 ат.% Li. Таким образом, разрез Al2Ce-Li является квазибинарной системой перитектического типа.
Разрез Л12Се-Л1Ы (рис.1б). Сплавы данного разреза также исследовались методами РФА и ДТА. Показано, что все сплавы являются двухфазными. По результатам исследования построено политермическое сечение Al2Ce-AlLi. Как видно из рис.1б, система является эвтектической с ограниченной растворимостью компонентов. Эвтектика кристаллизуется при
843 К по реакции Ж^a-Al2Ce+P-AlLi.
Разрез ЛІ4Се-ЛІЬі (рис.1в). Ввиду того, что интерметаллид Al4Ce плавится инконгурэнт-но, сплавы данного разреза при температуре выше 878 К не являются квазибинарными. Это подтверждается данными ДТА, т.е. на термограммах сплавов обнаруживается не менее трех термических эффектов, относящихся соответственно к первичной кристаллизации Al2Ce, Al4Ce и эвтектики (Al2Ce+AlLi). Разрез Al4Ce-AlLi пересекает поле кристаллизации Al2Ce и ЛИ! Таким образом, сплавы данного разреза являются частично квазибинарными. Все сплавы разреза окончательно кристаллизуются при 878 К по перитектической реакции Ж+Al2Се-^■P-Al4Се. При 853 К в сплавах указанного разреза обнаружено эвтектоидное превращение
P-Al4Се^a-Al4Се+y-AlLi. Все сплавы разреза Al4Ce-AlLi в твердом состоянии двухфазны: Al4Ce и AlLi.
Проекция поверхности ликвидуса системы ЛІ-Ьі-ЛІ2Се. Квазибинарные разрезы Al2Ce-Li и Al2Ce-AlLi позволили нам триангулировать систему Al-Li-Ce в области Al-Li-Al2Ce на следующие самостоятельные вторичные системы: Al-Al2Ce-AlLi и Al2Ce-AlLi-Li. Схема сингулярной триангуляции системы Al-Li- Al2Ce пунктиром показана на рис.2.
Вторичная система Л1-Л12Се-Л1Ы В данной вторичной системе обнаружены два четырехфазных равновесия в точках Р1 и Еь Четырехфазное равновесие в точке Е1 относится к
эвтектическому превращению Ж ^ А1+ А14Се + А1Ы, которое протекает при 753 К. Перитек-
тическое превращение Ж+А12Се^А1Ы протекает при 808 К. Линии моновариантных эвтектических равновесии е1Е1, е2Е2, е3Р1, Р1Е1, р1Р1 делят систему на области кристаллизации: алюминия - е1Е1е2, А14Се-е1Е1Р1 р1; А1Ы- е2Е1Р1е3, А12Се- р1Р1е3. Кристаллизация сплавов данной системы заканчивается при 753 К в точке Е1.
Вторичная системаЛ12Се-Л1Ы-Ы ограничена двумя системами эвтектического типа: А12Се-А1Ы; А1Ы-Ы и системой монотектического типа А12Се-Ы. Все моновариантные линии сходятся в нонвариантной точке е4, где наблюдается нонвариантное трехфазное эвтектическое равновесие Ж ^ А14Ы9 + Ы.
В целом система состоит из 7 полей первичной кристаллизации: алюминиевого твёрдого раствора, А14Се, А12Се, А1Ы, А12Ы3, А14Ы9 и твёрдого раствора на основе лития. Координаты нонвариантных равновесий системы приведены в таблице.
Таблица
Характеристики нонвариантных равновесий в сплавах системы А1-Ьі-А12Се
Нонвариантная точка (рис.2) Равновесие Концентрация компонентов, ат. % Температура равновесия, К
А1 Ьі Се
Єї Ж ~А1+А14Се 96.0 - 4.0 91з
Є2 Ж ~А1+А^і 74.0 26.0 - 869
Єз Ж ~АЬСе + АІЬі 49.5 48.5 2.0 84з
Є4 АІ4Ьі9+Ьі 2.0 98.0 - 450
Є5 Ж ~ Се +Р-Ьі - 89.91 10.09 з8з
Рї Ж+АІ2СЄ ~ АІ4СЄ 79.0 - 21.0 1508
Р2 Ж+А^і ~ А12Ьіз 2з.0 77.0 - 79з
Рз Ж+А12Ьіз АІ4Ьі9 10.0 90.0 - 60з
Р4 Ж+АІ2СЄ ~ Li 1.1 97.0 1.9 87з
Еї Ж ~ Al+AlLi+Al4Ce 50.5 47.0 2.5 75з
Рї Ж +АІ2СЄ ~ АІ4СЄ + АІЬі 75.7 20.9 з.4 808
Р2 Ж + АІ2СЄ ~ AlLi + АІ2Ьіз 57.6 з8.4 4.0 61з
Рз АІ2СЄ А12Ьіз+АІ4Ьі9 12.2 85.5 2.з 505
Р4 Ж + АІ2Се~АІ4Ьі9++Ьі 7.з 90.0 2.7 465
Выводы
С использованием методов рентгенофазового, дифференциально-термического и металлографического анализов построены псевдодвойные политермические разрезы и проекция поверхности ликвидуса диаграммы состояния Al-Li-Ce, в области Al-Li- Al2Ce. Выполнена сингулярная триангуляция системы.
Институт химии им. В.И. Никитина Поступило 27.10.2006 г.
АН Республики Таджикистан
ЛИТЕРАТУРЫ
1. Шамсиддинов А.Д., Ганиев И.Н., Кинжибало В.В., Каримов Н.К. - Известия вузов. Цветная металлургия. 1991, №2, с.86-90.
2. Ганиев И.Н., Назаров Х.М., Одинаев Х.О. Сплавы алюминия с РЗМ. - Душанбе: Маориф, 2005, 250 с.
И.Н.Еаниев, Н.И.Еаниева, А.Ч,.Шамсиддинов БУРРИШ^ОИ КВАЗИБИНАРЙ ВА СОЯИ ЛИКВИДУСИ СИСИСТЕМАИ
Al-Li-AliCe
Бо усули тахлили дифференциалй - термикй баъзе бурришхои политермикии системаи Al-Li-Al2Ce омухта шуда, бо истифода аз онхо сояи ликвидус ва диаграммаи холати система сохта шудааст.
I.N.Ganiev, I.N.Ganieva, A.J.Shamsidinov POLYTHERMAL SEKTION AND LIGVIDUS TIOM OF THE SYSTEM Al-Li-АЬСе
We have created ligvidus surface projection and equilibrium diagram of the system Al-Li-А^Се using the method of different and thermal analysis of some polythermal sections of АШ-АЪСе.
