Ликвидус системы Al-Si-YAl2 Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН _____________________________________2008, том 51, №4_________________________________

ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

УДК 669.715.620.193

Академик АН Республики Таджикистан И.Н.Ганиев,

М.М.Сангов, А.Э.Бердиев, С.С.Гулов ЛИКВИДУС СИСТЕМЫ Л1-81-УЛ12

Диаграмма фазового равновесия системы Al-Si-Y в области 0-0.333 ат.% иттрия при температуре 770 К, построена О.С.Заречнюком с сотрудниками, выявлено образование следующих тройных соединений - YSi2Al2, YSiAl2, Y5SiAl14, YSi0.9Al1.1, YSi0,6Al1.4 [1]. Показано, что тройные соединения YSi2Al2 и Y5SiAl1.5 относятся к структурному типу La2J2S и Mg2Gd соответственно.

Соединение YSi1.56 растворяет 0.15 ат.доли Al; до 0.05 ат.доли Al, растворение происходит по типу включения атомов в дефекты исходной структуры, а на изоконцентрате 0.333% иттрия - по типу замещения атомов Si атомами Al. Другие бинарные соединения не обладают заметной растворимостью третьего компонента [2].

Сплавы для построения политермических разрезов получали прямым сплавлением компонентов в среде инертного газа (гелия) под давлением 0.5 МПа на установке ВДТА-8М (конструкции Института металлофизики АН Республики Украины) с использованием корундовых тиглей.

Исследования проводились методами дифференциально-термического анализа ВДТА-8М и микроструктурного анализа на металлографическом микроскопе «Neophot-21» при 100400-кратном увеличении. Подтверждено наличие следующих двухфазных равновесий в системе ^^^2: ^^^2, Al-Y5SiAll4, YSiAl2-YSІ2Al2, YAl2-Y5SiAll4, YSiAl2-Y5SiAll4 и впервые установлено, что температура плавления тройных соединений - YSi2Al2, YSiAl2, Y5SiAl14, составляет 1300, 1340, 1260°С соответственно.

Координаты псевдодвойных систем приведены в таблице. В результате исследований вышеприведенных политермических разрезов и серии сплавов, расположенных параллельно сторонам систем, была построена проекция поверхности ликвидуса системы Al-Si-YAl2 в области, богатой алюминием.

Сингулярной триангуляцией система Al-Si-YAl2 была разбита на следующие частные тройные системы: Al-Si-YSi2Al2, Al-YSi2Al2-YSiAl2, Al2-Y5SiAl14, Al-Y5SiAl14-YAl2, каждая из которых исследовалась отдельно, а затем, посредством их суммирования, строилась общая поверхность ликвидуса (рис.).

Таблица

Характеристики нонвариантных равновесий в системе Л1-8ьУЛ12

Нонвариантная точка (рис.) Равновесие Содержание, ат.% Температура равновесия, °С

Л1 8і У

е1 Ж^Л1+8і 87.5 12.5 - 577

е2 Ж^8і+У8і2Л12 10.8 83.8 5.4 950

е3 Ж^Л1+У8і2Л12 95.7 2.9 1.4 610

е4 Ж^У8і2Л12+У8іЛ12 40.9 38.6 20.5 880

Єз Ж^Л1+У8іЛ12 99.2 0.4 0.4 650

еб Ж^У8іЛ12+Уз8іЛ114 44.4 22.9 32.7 900

е7 Ж^Л1+У58іЛ114 96.2 0.6 3.2 630

е8 Ж^Уз8іЛ114+УЛ12 40.4 7.4 52.2 980

е9 Ж^Л1+УЛ12 97.0 -- 3.0 638

Р1 Ж+УЛ12^УЛЬ 76.6 -- 23.4 980

Е1 Ж^Л1+8і+У8і2Л12 65.0 33.7 1.3 550

Ег Ж^Л1+У8і2Л12+У8іЛ12 75.0 15.3 9.7 570

Е3 Ж^Л1+У8іЛ12+У58іЛ114 84.0 7.4 8.6 580

Е4 Ж^Л1+Уз8іЛ114+УЛ12 93.0 1.3 5.7 610

Р1 Ж+УЛ12^Л1+УЛ13 80.7 2.6 16.7 750

Вторичная система А1-8і-У8і2А12 ограничена тремя двойными системами эвтектического типа. Линии моновариантных эвтектических равновесий еіЕі, Є2Е1, Є3Е1 отвечают эвтектическим равновесиями: Ж^Л1+8і, Ж^Л1+У8і2Л12, Ж^8і+У8і2Л12 соответственно. Эти три моновариантные эвтектические линии сходятся в моновариантной точке Е1, где наблюдается нонвариантное четырехфазное эвтектическое равновесие Ж^Л1+8і+У8і2Л12.

Во вторичной системе А1-У8і2А12-У8іА12 располагаются три точки трехфазной эвтектической кристаллизации - е3, е4, е5 и одна точка четырехфазной эвтектической кристаллизации Е2. Линии моновариантных равновесий е3Е2, е4Е2, е5Е2 делят систему на области кристаллизации: алюминий - е3Е2е5Л1, У8і2Л12-е3Е2е4, У8іЛ12-е4Е2е5. Кристаллизация сплавов данной системы заканчивается при 570°С.

Вторичная система А1-У8іА12-У58іА114 ограничена тремя двойными системами эвтектического типа. В системе расположены три точки трехфазной эвтектической (е5, е6, е7) и одна точка четырехфазной эвтектической (Е3) кристаллизации. Эти точки соединены линиями моновариантных равновесий - е5Е3, е6Е3, е7Е3, которые, в свою очередь, делят систему на три части. Кристаллизация сплавов данной системы заканчивается в точке Е3 при 580°С по реакции

Ж^Л1+У8іЛ12+ +У58іЛ114.

У, ат. %

Рис. Проекция поверхности ликвидуса сплавов системы А1-81-Уа12.

Вторичная система Л1-У581Л114-УЛ12 ограничена двумя системами эвтектического типа - А1-У581А114 и У581А114-УА12 и системой А1-УА12, в которой имеет место кристаллизация инконгруэнтно плавящегося соединения УА13. На поверхности ликвидуса данной подсистемы образуются четыре области первичной кристаллизации: алюминий - е7Е4е9А1, У581А114-е7Е4е8, УА13-е9Е4Р1р1, УА12-е8Р1р1, которые отделены одна от другой четырьмя эвтектическими (е7Е4, е9Е4,е8Р1з Р1Е4) и одной перитектической (р1Р1) моновариантными кривыми. Процесс кристаллизации в этой системе завершается в нонвариантной точке Е4 при 610°.

Проекция поверхности ликвидуса системы Л1-81-УЛ12 в области, богатой алюминием, была установлена с учетом построенных диаграмм состояний квазибинарных разрезов и путем обобщения поверхностей ликвидусов четырех частных подсистем. В алюминиевом углу системы выявлено существование шести полей первичной кристаллизации двойных и тройных интерметаллидов, а также исходных компонентов. На поверхности ликвидуса системы А1-8ьУА12 наибольшая доля первичной кристаллизации относится к тройному интер-

металлиду YSi2Al2. В упомянутой области системы обнаружены девять двойных эвтектических точек (е^еэ), четыре нонвариантных четырехфазных эвтектических (Е^ЕД а также по одной трехфазной (p1) и четырехфазной (P1) перитектической точке. В таблице обобщены координаты нонвариантных трех- и четырехфазных равновесий, имеющих место в тройной системе Al-Si-YAl2.

Изотермы ликвидуса сплавов, богатых алюминием, передают общий геометрический образ поверхности ликвидуса с образованием трех конгруэнтно плавящихся тройных соединений, отражают области первичной кристаллизации компонентов, линии кристаллизации двойных и точки затвердевания тройных эвтектик и перитектик.

Таджикский технический Поступило 10.03.2006 г.

университет им. акад. М.С.Осими

ЛИТЕРАТУРА

1. Муравьева А.А. Фазовые равновесия и кристаллические структуры соединений в тройных системах алюминия и кремния или германия с редкоземельными металлами Автореф. дис. канд. хим. наук. - Львов, 1972, 23 с.

2. Бодак О.Н., Гладышевский Е.Н. Тройные системы, содержащие редкоземельные металлы. Справочник. - Львов: Вища школа, 1985, 324 с.

И.Н.Ганиев, М.М.Сангов, А.Э.Бердиев, С.С.Гулов ЛИКВИДУСИ СИСТЕМАИ Al-Si-YAh

Натичаи омузиши ликвидуси системаи Al-Si-YAl2 оварда шудааст. Муайян карда шудааст, ки к;исми зиёди сояи сатх,и ликвидуси системаро майдони кристаллизатсияи интерметалидх,ои YSiiAh, YSiAh,YsSiAli4, ишгол менамоянд.

I.N.Ganiev, M.M.Sangov, A.E.Berdiev, C.C.Gulov LIQUIDUS OF THE Al-Si-YA12 SYSTEM

Given the outcome of the research of the liquidus Al-Si-YAl2. It was found out that, the most part of the liquidus system shadow consist of the intermetallumeid YSi2Al2, YSiAl2,Y5SiAl14, crystallization area.