CC BY
84
ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН _________________________________2008, том 51, №7_____________________________
ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
УДК 669.715. 620.193
Б.Ш.Нарзиев, академик АН Республики Таджикистан И.Н.Ганиев , А.М.Сафаров,
Б.Б.Эшов
ОКИСЛЕНИЕ ТВЕРДОГО АЛЮМИНИЕВО-МАГНИЕВОГО СПЛАВА АМг6, ЛЕГИРОВАННОГО СКАНДИЕМ
Алюминиево-магниевые сплавы широко применяются при изготовлении сварных конструкций в качестве присадочного материала. Промышленные сплавы содержат от 0.5 до 13 масс.% магния и около 13 масс.% в сумме других элементов, таких как Si, Fe, Mn, Сг, Си, №, Zn, П, B, Be, Li и Zr [1].
В данной работе с целью оптимизации состава изучено окисление алюминиевомагниевого сплава АМг6, содержащего 6.0 масс.% магния, легированного скандием.
Выбор скандия как легирующего элемента основан на том, что среди редкоземельных металлов он наиболее стоек против окисления при нагревании вплоть до температуры 1173 К [2]. Согласно работе [3], скандий практически не окисляется при длительном хранении на воздухе при комнатной температуре благодаря образованию на его поверхности защитной пленки толщиной ~ 50А.
Для получения сплавов были использованы алюминий марки А995 и промышленная лигатура на основе алюминия, содержащая 2.5 масс.% скандия. Содержание скандия в алюминиево-магниевом сплаве составляло 0.01; 0.05; 0.1 и 0.5 масс.%. Сплав алюминия с 6.0 масс.% магния был получен в вакуумной печи сопротивления типа СНВ-1.1.1/16ИЗ. Легирование сплава АМг6 лигатурой осуществляли в открытых шахтных печах типа СШОЛ.
Кинетику окисления изучали методом термогравиметрии, основанном на непрерывном взвешивании образца, подвешенного на откалиброванной молибденовой пружине, с помощью катетометра КМ-8 при постоянной температуре [4]. Для опытов использовали предварительно прокаленные при 1173 К тигли из оксида алюминия диаметром 18-20 мм, высотой 25-26 мм. Скорость окисления вычисляли по касательным, проведенным к нескольким точкам кривых окисления, и по формуле ^б/Дт, а значение кажущейся энергии активации вычисляли по тангенсу угла наклона зависимости ^К-1/Т. Результаты исследования представлены в таблице.
Таблица
Кинетические и энергетические параметры процесса окисления твердого алюминиево-магниевого сплава (АМг6), легированного скандием
Содержание скандия в сплаве АМг6, масс.% Температура окисления, К Истинная скорость окисления, К-10-3 кг/м2 -сек Кажущаяся энергия активации, кДж/моль
773 0.5
0.0 85.56
873 0.62
773 0.42
0.01 125.4
873 0.58
773 0.35
0.05 143.95
873 0.47
773 0.39
0.1 135.01
873 0.53
773 0.44
0.5 110.35
873 0.57
Кривые окисления сплава АМг6 при температурах 773 и 873 К характеризуются линейной скоростью окисления в начале процесса (5 -10 мин), затем по мере роста толщины оксидной пленки переходят в параболическую. Истинная скорость окисления в зависимости
3 3 2
от температуры изменяется от 0.5-10- до 0.62-10- кг/м •сек. Кажущаяся энергия активации процесса окисления составляет величину 85.56 кДж/моль. Окисление данного сплава, легированного скандием, изучено при одинаковых температурах, так как в этом случае легче выяснить температурную и концентрационную зависимость процесса окисления.
Добавки скандия в пределах до 0.1 масс.% снижают окисляемость основного сплава. Добавки скандия снижают также окисление чистого алюминия [5]. Дальнейшее повышение концентрации скандия нецелесообразно, так как наблюдается рост скорости окисления. Если при легировании сплава 0.05 масс.% скандием скорость окисления снижается до 0.35-10кг/м2- сек при температуре 773 К, то при этой же температуре и добавке 0.5 масс.% скандия скорость окисления повышается до уровня исходного сплава (таблица). Эту закономерность можно отслеживать и по величинам кажущейся энергии активации, так как она обратно пропорциональна скорости окисления.
Что касается влияния температуры, то необходимо отметить, что окисление всех легированных сплавов при 773 К протекает, по- видимому, по механизму толстых пленок, так как на начальных стадиях явный линейный ход кривых окисления не наблюдается. Однако при более высокой температуре кривые характеризуются линейным повышением удельной массы образцов.
Таким образом, оптимальной концентрацией скандия при легировании алюминиевомагниевого сплава АМг6 можно считать 0.05-0.1 масс.%.
Государственное научно-экспериментальное Поступило 24.04.2008 г.
и производственное учреждение АН Республики Таджикистан,
*
Институт химии им.В.И.Никитина АН Республики Таджикистан
ЛИТЕРАТУРА
1. Мондольфо Л.Ф. Структура и свойства алюминиевых сплавов. М.: Металлургия, 1979, 639 с.
2. Арсентьев Б.А., Ковба Л.С., Богдасаров Х.С. Химия редких элементов. М.: Наука, 1983, 164 с.
3. Наумкин О.П., Игнатов Д.Ю. - Изв. АН СССР. Металлургия и горное дело, 1963, №5, с.141.
4. Лепинских Б.М., Киселев В.И. - Изв. АН СССР. Металлы, 1974, №5, с.51-54.
5. Ганиев И.Н. - Защита металлов, 1995, т.31, №6, с.597-600.
Б.Ш.Нарзиев, И.Н.Ганиев, А.М.Сафаров, Б.Б.Эшов ОКСИДШАВИИ ХУЛАИ САХТИ АЛЮМИНИЙ-МАГНИЙ АМг6, КИ БО СКАНДИЙ ЛЕГИРОНИДА ШУДААСТ
Бо усули термогравиметрй оксидшавии хулаи алюминию-магний АМг6, ки бо скандий легиронида шудааст, омухта шудааст. Крнунияти тагирёбии суръати оксидшавй аз хдрорат ва микдори скандий дар хула муайян карда шудааст.
B.Sh.Narziev, I.N.Ganiev, A.M.Safarov, B.B.Eshov THE OXIDATION OF SOLID Al-Mg ALLOY (АМг6) CONTAINING SCANDIUM
By thermogravimetrical method of the explored oxidation of aluminum-magnesium alloy АМг6 containing scandium. Installed regularity of the change to velocities of the oxidation from temperature and composition.
