CC BY
5Ганиев 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: ganiev48@mail.ru 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: husenzod85@mail.ru
About the Authors:
Bokiev Loik Alimovich - Senior Researcher of State Scientific Institution «Institute of Chemistry named after V. I. Nikitin. Address: Republic of Tajikistan 734063, Dushanbe, st. Aini, 299/2. Email: bokiev9191@mail.ru
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: ganiev48@mail.ru
Dzhaloev Jamshed Khuseinovich - Candidate of Technical Sciences, Leading Researcher of t State Scientific Institution «Institute of Chemistry named after V.I. Nikitin. Address: Republic of Tajikistan 734063, Dushanbe, st. Aini, 299/2. E-mail: husenzod85@mail.ru
УДК 669.017.13.715 КВАЗИБИНАРНЫЕ РАЗРЕЗЫ Mg17Al12-Mg17Eu2 и Mg17Eu2 -М&А3
СИСТЕМЫ Mg-A1-Eu
Джураев Т.Д., Рахимов Ф.К., Исмоилов И.Р., Муслимов И.Ш.
Таджикский технический университет имени академика М.С. Осими
В последнее время для легирования алюминиевых и магниевых сплавов стали широко использоваться редкоземельные металлы. В связи с этим изучение диаграммы состояния сплавов на основе алюминия и магния с участием редкоземельного металла - европия является важным.
В последнее время для комплексного улучшения физико-химических свойств сплавов на основе алюминия и магния, обладающих хорошими литейными свойствами, предлагается легирующие добавки редкоземельных металлов.
Целью настоящей работы является изучение и построение диаграммы состояния сплавов квазибинарных разрезов Mgi7Àli2-Mgi7Eu2 и Mgi7Eu2-Mg2Al3 системы магний-алюминий-европий с помощью основных физико-химических методов исследования. Данные диаграммы являются теоретической основой, для установления оптимального количества легирующей добавки европия в магниево-алюминиевом и алюминиево-магниевом сплаве.
Наличие устойчивых интерметаллидов в двойных системах Mg -А1, Al- Eu и Mg-Eu позволяют произвести триангуляцию, т.е. деление тройной диаграммы состояния Mg^l-Eu на более простые квазитройные Mg -Mg17Al12-Mg17Eu2 и Mg -Mg2Al3-Mg17Eu2 с помощью квазибинарных разрезов Mg17Al12-Mg17Eu2, Mg17Eu2-Mg2Al3 со стороны богатых магнием и алюминием.
Диаграммы состояния двойных систем магний-алюминий, алюминий-европий и магний-европий имеют сложную конфигурацию, поскольку взаимодействие между этими элементами сопровождается образованием большого числа конгруэнтных и инконгруэнтных соединений.
Анализ литературных данных [1] по двойным диаграммам состояния магния с алюминием и европием показал, что таковые построены. В системе магний-алюминий экспериментально обнаружено четыре соединений Mg2A13, Mg17Al12, Mg23A130 и Mg4gA152. Соединения Mg2A13 и Mg17Al12 плавятся конгруэнтно при температурах 4530С и 460оС, соответственно. В равновесии с твердым раствором на основе алюминия находится соединение Mg2A13, которое образует эвтектику с алюминием при температуре 4380С и содержании 60 ат.% A1. В системе магний-европий установлено существование четырёх интерметаллических соединений Mg17Eu2, Mg5Eu, MgEu2 и MgEu. Соединения Mg17Eu2 и MgEu2 плавятся конгруэнтно при температурах 591 и 7190С, соответственно, а соединения MgsEu и MgEu плавятся инконгруентно при температурах 573 и 4630С. В сплавах системы кристаллизуются три эвтектики при температурах 449, 562 и 5690С и
содержаниях 68; 50 и 7% (ат.) Ей соответственно [1]. Результаты вышеуказанных исследований представлены в таблице.
Таблица 1 - Структура и свойства двойных интерметаллических соединений системы М®-А1-Еи [1]_
Соединение Тип плавления tпл., °С Структурный тип Сингония Параметр решетки, нм
Л Ь с
Mg2Л1з (Р-фаза) Конгруэнтно 453 СёгЫа Сложная кубическая 2.8239 - -
Mgl7Л1l2 (у-фаза) Конгруэнтно 460 a-Mn Кубическая 1.0480 - -
Mgl7Eu2 Конгруэнтно 591 Th2Mn17 Гексагональная 1.0490 - 1.0330
Mg5Eu Инконгруэнтно 573 - Кубическая - - -
MgEu2 Конгруэнтно 719 MgZn2 Гексагональная 0.6279 - 1.0308
MgEu Инконгруэнтно 463 СБС! Гексагональная 0.4102 - -
Исследования выполнялись с применением дифференциально-термического (ДТА), микроструктурного и ренгенофазового методов анализа в сочетании с измерением микротвердости структурных составляющих фаз сплавов. Для приготовления сплавов нами были использованы: европий металлический марки EвМ-I (ТУ48-2-217-72) с суммарным содержанием примесей 0,010,08% (по массе), магний марки Мг90 (ГОСТ 804-72) с содержанием основного компонента 99,90% (по массе) и алюминий чистотой 99.995% (Г0СТ11069-2019).
Сплавление шихты производилось в электрической печи сопротивления под слоем флюса (карналлита). Серией опытов было установлено, что потери от испарения составили 1,5-3% от исходной шихты. В последующем, состав шихты корректировался добавками европия для компенсации потерь от испарения. Химический состав полученных сплавов контролировался на современном спектральном квантометре SpectroLab М, а также взвешиванием шихты до и после сплавления.
Для определения температур плавления сплавов и фазовых превращений проводили ДТА сплавов по методике [2].
Микроскопический анализ при изучении диаграмм плавкости металлических сплавов дал возможность проконтролировать микроструктуру в зависимости от химического состава. Исследование сплавов систем Мg -А1-Еи проводились на микроскопе Биомед «ММР-2» при 1001250 кратком увеличении. Для проведения анализа предварительно готовились микрошлифы.
Микротвердость структурных составляющих сплавов измерялась на микротвердомере ТКМ-459 при нагрузке 20 и 50 г и времени воздействия 10-15 сек. Значения вычисляли как среднее арифметическое из трёх измерений. Точность измерений составила ± 20 МПа (± 2 кГ/мм2).
Полученные сплавы подвергались гомогенизирующему отжигу в течение 96ч при температуре 400°С в эвакуированных кварцевых ампулах с последующей закалкой в холодной воде. Исследования проводились по методике, описанной в работах [3-6]. Результаты исследования представлены на рисунках 1-3 и в таблицах 2-5.
Система МягЛ!^ МягБи? (рис. 1а). Система является квазибинарной, эвтектического типа с ограниченной растворимостью компонентов друг в друге. По излому на кривых зависимостей «микротвердость-состав» и «параметр решетки-состав» экстраполяцией было определено, что в М§17Еи2 при температуре плавления эвтектики растворяется 42.1% мол. М§17Л112, а растворимость Mgl7Eu2 в соединении Mg17Л112 составляет 3.3% мол. Растворимость Mg17Eu2 в Mg17Л112 составляет 3% мол. при температуре 400°С, а растворимость Mg17Л112 в Mg17Eu2 при этой же температуре -31.7% мол.
40 60 мол., %
Рисунок 1- Диаграммы состояния Мй17А112-Мй17Еи2 (а) и М§17ЕИ2 -М^ЛЪ (б)
Эвтектика содержит 35.3% мол. М§17Еи2 и 64.7% мол. М§17Л112 и представляет собой смесь а -М§17Л112 и в - М§17Еи2. Величина микротвердости фазы М§17Л112 в зависимости от содержания М§17Еи2 на границе раздела фаз составляет 2500 МПа и в в - М§17Еи2 зависимости от содержания М§17Л112 2700 МПа (табл. 2,3 и рис.2).
Таблица 2 - Свойства сплавов квазибинарного разреза
Л, ^--------------Л 112
Состав сплава Температура, °С при % мол. Микротвёрдость, МПа
% мол. % ат.
МД17Л112 МД17ЕИ2 Л1 М£ Ей Ликви-дус Соли-дус
100 0 41.3 58.7 - 460 - 2450
99 1 40.9 59.05 0.05 458 457 2475
98 2 40.6 59.2 0.20 457 455 2500
95 5* 39.3 60.2 0.50 456 438 2505
85 15* 35.1 63.3 1.60 454 438 2503
75 25* 31.0 66.4 2.60 451 438 2502
60 40* 24.8 71.0 4.20 452 438 2504
Таблица 3 - Свойства сплавов квазибинарного разреза
Состав сплава Температура, С при % мол. Микротвёрдость, МПа
% мол. % ат.
МД17ЕИ2 МД17Л112 Л1 М£ Ей Ликви-дус Соли-дус
100 0 - 89.5 10.5 591 - 2600
95 5 2.0 88.0 10.0 587 585 2625
85 15 9.50 81.6 8.90 560 515 2650
80 20 8.30 83.3 8.40 550 490 2675
70 30 12.4 80.2 7.40 530 475 2700
55 45* 18.6 75.6 5.80 500 438 2704
50 50* 20.7 74.1 5.20 480 438 2703
2550
Н„,МПа
2500 2475 24504
а)
- Л к
1 и и
]\^17А11210
М«]7М]2-М«]7Еи2 со стороны М«|7Еи2 2800
20 30 40 моль, %
Н,,МПа
2700 2650 2600
б)
л
1
50 1У^17Еи2 М§17Еи2 10
20 30 40 50 М§17А1|2 моль, %
Рисунок 2 - Изменение микротвердости сплавов системы Mgl7Л1l2 —Mgl7Eu2 С помощью кривых зависимости «микротвёрдость - состав» были определены границы областей твёрдых растворов со стороны Mg17Eu2 и Mg17Л112 (рис.2. а и б).
Система МяпЕит-МяАЬ (рис. 1б). По перегибу на кривых изменения «микротвердость-состав» и «параметры решетки-состав» экстраполяцией было определено, что в Mg17Eu2 при температуре 439 °С растворяется 39.6% мол. M^2Л13 а в соединении M^2Л13 — 5% мол. M^l7Eu2. Растворимость Mg2Лl3 в M^l7Eu2 составляет 26,5% мол. при температуре 400°С, а растворимость Mg17Eu2 в Mg2Л1з при этой же температуре — 4% мол. При этом микротвердость фазы Mg17Eu2 в зависимости от содержания Mg2Л13 составляет 2350 МПа и в в — Mg2Л13 зависимости от содержания Mg17Eu2 2550 МПа (табл. 4,5 и рис.3). На кривых охлаждения сплавов составы, которых лежат на изученном разрезе наблюдается горизонтальная площадка, соответствующая температуре кристаллизации эвтектики. Эвтектика содержит 66.0% мол. Mg2Л13 и 44.0% мол. Mg17Eu 2 и плавится при 439 °С.
Таблица 4 — Свойства сплавов квазибинарного разреза _Mg17Eu2 —Mg2Л13 со стороны Mg17Eu2_
Состав сплава Температура, °С при % мол. Микротвёрдость, МПа
% мол. % ат.
Mgl7Eu2 Mg2A1з Л1 Mg Eu Ликви-дус Соли-дус
100 0 - 89.5 10.5 591 - 2100
95 5 3.0 87.0 10.0 575 550 2150
90 10 6.0 84.5 9.50 560 525 2200
85 15 9.0 82.1 8.90 556 530 2250
80 20 12.0 79.6 8.40 550 495 2300
75 25 15.0 77.1 7.90 530 462 2350
60 40* 24.0 69.7 6.30 500 439 2353
55 45* 27.0 67.2 5.80 485 439 2351
50 50* 30.0 64.8 5.20 480 439 2354
Таблица 5 — Свойства сплавов квазибинарного разреза _Mg17Eu2 —Mg2Л13 со стороны Mg2Л13 _
Состав сплава Температура, С при % мол. Микротвёрдость, МПа
% мол. % ат.
Mg2A1з Mgl7Eu2 Л1 Mg Eu Ликви-дус Соли-дус
100 0 60.0 40.0 - 453.0 - 2500
98 2 58.8 41.0 0.20 452.0 445 2550
90 10* 54.0 45.0 1.00 451.0 439 2554
85 15* 51.0 47.4 1.60 450.8 439 2551
80 20* 48.0 49.9 2.10 450.5 439 2553
70 30* 42.0 54.9 3.10 448.0 439 2552
Рисунок 3 — Изменение микротвердости сплавов системы Ме^^ —Mg2Л13 С помощью кривых зависимости «микротвёрдость - состав» были определены границы областей твёрдых растворов со стороны Mg17Eu2 и М§2Л13 (рис.3. а и б).
Таким образом, установлено, что квазибинарные разрезы Mg17Л112 —Mg17Eu2 и Mg17Eu2-Mg2A13 системы Мg-А1-Eu являются по характеру взаимодействия компонентов эвтектического типа с неограниченной растворимостью компонентов в жидком и ограниченной в твердом состояниях.
ЛИТЕРАТУРА
1. Диаграммы состояния двойных металлических систем. Под ред. акад. РАН Н.П. Лякишева. М.: Машиностроение, 1996, 1997, 2001, Т. 1-3, 992, 1024, 1320с.
2. И.Ш. Муслимов, М.Т. Тошев, И.Р. Исмоилов, Ф.К. Ходжаев, М.Б. Акрамов. Разработка установки для термического анализа металлов и сплавов // Материалы Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов, молодых учёных и специалистов «Энергосбережение и инновационные технологии в топливно-энергетическом комплексе». — Тюмень: ТИУ, 2016. — Т. II. — С. 194-198.
3. Т.Д. Джураев, Ф.К. Рахимов, Э.Р. Газизова. Исследование квазибинарного разреза YbAl2-SrA14 // Вестник Таджикского технического университета. Серия: Инженерные исследования. Душанбе, 2018, №1 (41), С. 91-95.
4. И.Ш.Муслимов, И.Р.Исмоилов, Ф.К.Рахимов, Э.Р.Газизова, Джураев. Квазибинарные разрезы системы Мg-А1-Ba // Вестник Таджикского технического университета. Серия: Инженерные исследования. Душанбе, 2019, .№3 (47), С. 60-63.
5. Т.Д.Джураев, Ф.К.Рахимов, И.Р.Исмоилов, И.Ш.Муслимов. Поверхность ликвидуса квазитройных разрезов системы Мg-А1-Ba // Политехнический вестник. Серия: Инженерные исследования. Душанбе, 2020, .№1 (49), С.79-82.
6. Ф.К.Рахимов, И.Р.Исмоилов. Исследование квазибинарных разрезов Mg2Ba-BaAl4 и Mg2Al3-BaAl4 // Политехнический вестник. Серия Инженерные исследования. Душанбе, 2020, №2 (50), С. 62-66.
КВАЗИБИНАРНЫЕ РАЗРЕЗЫ Mg17Al12-Mg17Eu2 и Mg17Eu2 -MgzAb
СИСТЕМЫ Mg-A1-Eu
В данной работе методами микроструктурного, дифференциально-термического и рентгенофазового анализов построены квазибинарные разрезы Mg17Al12-Mg17Eu2 и Mg17Eu2-Mg2Al3 системы Mg—Al—Eu. Установлено, что квазибинарные разрезы Mg17Al12 - Mg17Eu2, Mg17Eu2 -Mg2Al3 системы Mg-Al—Eu являются по характеру взаимодействия компонентов эвтектического типа с неограниченной растворимостью компонентов в жидком и ограниченной в твердом состояниях.
Ключевые слова: алюминий, магний, европий, квазибинарные разрезы Mg17Al12-Mg17Eu2, Mg17Eu2-Mg2Al3 система Mg-Al—Eu, растворимость, эвтектика.
QUASIBINARY SECTIONS Mg17Al12 -Mg17Eu2 and Mg17Eu2 -Mg2Al3
SYSTEMS Mg - A1 - Eu
In this article, the quasi-binary sections Mg17Al¡2 -Mg17Eu2 and Mg17Eu2-Mg2Al3 of the Mg - A1 - Eu system were constructed using the methods of microstructural, differential thermal and X-ray phase analyzes. It has been established that the quasi-binary sections Mg17Al12 -Mg17Eu2 andMg17Eu2 -Mg2Al3 of the Mg - A1 - Eu system are by the nature of the interaction of eutectic-type components with unlimited solubility of the components in the liquid and limited in the solid state.
Key words: aluminum, magnesium, europium, quasi-binary sections Mg17Al12 -Mg17Eu2, Mg17Eu2 -Mg2Al3 Mg-A1-Eu system, solubility, eutectic.
Сведение об авторах:
Джураев Тухтасун Джураевич - 1945 года рождения, выпускник ТГУ (1968 г.), доктор химических наук, профессор, кафедры «Металлургия» ТТУ им. акад. М.С. Осими, автор более 500 научно-методических работ. E-mail:mcm45@mail.ru.
Рахимов Фаррух Каюмович - 1983 года рождения, выпускник ТТУ им. акад. М.С. Осими (2006 г.), кандидат химических наук, доцент кафедры «Металлургия», автор более 70 научно-методических работ. E-mail: rahimov_83F@mail.ru.
Исмоилов Исмоил Ризоевич - 1989 года рождения, выпускник ТТУ им. акад. М.С. Осими (2012 г.), старший преподователь кафедры «Металлургия» ТТУ им. акад. М.С. Осими E-mail:kripton_89@bk. ru.
Муслимов Имомали Шохимардонович -1972 года рождения, кандидат химических наук, доцента кафедры «Металлургия» ТТУ им. акад. М.С. Осими. E-mail: muslimov_72@bk.ru.
About the Authors:
Dzhuraev Tukhtasun Dzhuraevich - Doctor of Chemistry, Professor of the Department of Metallurgy, TTUnamed after acad M.S. Osimi. E-mail: mcm45@mail.ru. Rakhimov Farrukh Kayumovich - Candidate of Chemical Sciences, Associate Professor of the Department of Metallurgy, TTU named after acad. M.S. Osimi. E-mail: rahimov_83F@mail.ru. Ismoilov Ismail Rizoevich - Senior Lecturer of the Department of Metallurgy, TTU named after acad. M.S. Osimi. E-mail: kripton_89@bk.ru.
Muslimov Imomali Shohimardonovich - Candidate of Chemical Sciences, Associate Professor of the Department of Metallurgy, TTU named after acad. M.S. Osimi. E-mail: muslimov_72@bk.ru.
ДАР БОРАИ МЕХАНИЗМ^ОИ ТРАНСМУТАТСИЯИ ЯДРОИИ ЭЛЕМЕНТНОЙ ХИМИЯВЙ
ХоциевF.K.ТошевМ.Т.,ГазизоваЭ.Р., Джураев Т.Д.
Донишго^и техникии Тоцикистон ба номи академикМ.С.Осими
Трансмутатсия аз калимахои лотинии trans - «барои; тавассути; ба воситаи» ва mutation -«тагйир, тагйирёбй». Ин истилохот дар илмхои табиатшиносй истифода мешавад.
Дар физика истилохи трансмутатсия табдили баъзе элементами химиявй ба дигархоро дар натичаи кохиши ядроии радионуклидхо ё реаксияхои ядрой шарх медихад.
Дар биология (молекулавй) истилохи трансмутатсия хамчун як мутасияи генй - тагйироти ногахонии хосиятхо дар табиати зинда ва тибки конунхои генетика ба ирсй мондаан муаррифй мешавад. Бисёр вакт ин истилох барои ишора ба хама гуна мутатсияхои генй истифода мешавад.
