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

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН ___________________________________2008, том 51, №2_______________________________

ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

УДК669.715.620.193

Академик АН Республики Таджикистан И.Н.Ганиев, М.М.Сангов, А.Э.Бердиев, С.С.Гулов ПОЛИТЕРМИЧЕСКИЕ РАЗРЕЗЫ СИСТЕМЫ Л1-81-УЛ12

Иттрий находит всё большее применение в промышленности как модификатор длительного действия. Широкому применению иттрия препятствуют технологические трудности введения его в расплав, связанные с высокими значениями давления насыщенных паров, что приводит к выгоранию иттрия из расплава. Поэтому для защиты иттрия от воздействия атмосферных газов (например, при модифицировании алюминиевых сплавов) его сплавляют с алюминием и другими металлами, в частности с кремнием.

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

Соединение YSi1.56 растворяет от 0.15 ат. до 0.5 ат. доли Al, растворение происходит по типу включения атомов в дефекты исходной структуры, а на изоконцентрате

0.333% иттрия - по типу замещения атомов кремния атомами алюминия. Другие бинарные соединения не обладают заметной растворимостью третьего компонента.

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.

Дифференциально-термический анализ проводился на установке ВДТА-8М с использованием корундовых тиглей. Микроструктурный анализ выполнен на металлографическом микроскопе «Neophot-21» при 100-400-кратном увеличении. Нами подтверждено наличие следующих двухфазных равновесий в системе Al-Si-YAl2: Al-YSiAl2, Al-Y5SiAl14, YSiAl2-YSi2Al2, YAl2-Y5SiAl14, YSiAl2-Y5SiAl14 и впервые установлено, что температура плавления тройных соединений - YSi2Al2, YSiAl2, Y5SiAl14 составляет 1300°, 1340° и 1260°С соответственно.

Целью данной работы явилось исследование и построение тройной системы Al-Si-Y в области, богатой алюминием. Двойные системы AI-Si и Si-Y хорошо изучены [2].

Исследование и построение политермических разрезов проводились с привлечением дифференциально-термического метода анализа. В системе Al-Si-YAl2 установлены следующие квазибинарные разрезы: Al-YSi2Al2 , Al-YSiAl2 , Al-Y5SiAl14, YSiAl2-YSi2Al2, Y5SiAl14-YSiAl2 и Y5SiAll4-YAl2 , Si-YSiAl2.

1300

1100

900

700

500

а)

ж

~

- / Ж+ ВД А!;

Ж+А1У^

(5ДЗ

1 7,2

+ 1 1 1 (У#+Кй| 1 1 1

20

40 60 80

Кй'1 Л&, мол. %

Т ‘С

1300

1000

600

600

А1

20

40 60

Та леи. %

1300

Кй, А11

в)

“ Ж

• / Ж+А1/ Ж+ОУ

.630 т

| 1 ЛСД 1 1 1

30 ¥1&А1,.(ГЭ

I “С

1200

1000

300

660

600

ж • >

- у/

Ж+Д! _/ / • ж+стд

630 *

ш ' 1 • •

1 1 л?+СГ(? 1 1 1

1340

Рис. Политермические разрезы системы Al-Si-Y:

Al-YSi2Al2 (а) , Al-YSiAl2 (б) , Al-Y5SiAl14 (в), Y5SiAl14-YSiAl2 (г) Y5SiAl14-YAl2 (д) Si-YSiAl2 (е).

Разрез Л1-У812Л12 (рис., а) относится к эвтектическому типу. Эвтектика кристаллизируется при 610°С и 7.2 моль.% YSi2Al2. Наблюдается незначительная растворимость тройного соединения YSi2Al2 в алюминии. Все сплавы разреза Al-YSi2Al2 в твердом состоянии двухфазные.

Разрез Л1-У81Л12 (рис., б) также является эвтектическим. Эвтектика кристаллизируется при 650°С и 1.5 моль.% YSi2Al2. Растворимость соединения YSiAl2 в алюминии незначительна. Растворимость алюминия в соединении YSiAl2 не обнаружена. Все сплавы разреза Al-YSi2Al2 являются двухфазными.

Разрез Л1-У581Л114 (рис., в). Данный разрез относится к эвтектическому типу. Кристаллизация эвтектики Al+Y5SiAl14 происходит при 630°С и 4.8 моль.% соединения Y5SiAl14. В твердом состоянии сплавы разреза двухфазные.

Разрез У81Л12-У812Л12. Исследования показали, что данная система относится к эвтектическому типу. Первый термический эффект соответствует началу кристаллизации сплава, а второй - температуре кристаллизации эвтектики (880°С). Полученные результаты позволили определить точку эвтектики, которая содержит 91 моль.% тройного соединения YSi2Al2.

Разрезы У581Л114-У81Л12 (рис., г) и У581Л114-УЛ12 (рис., д). Методом ДТА установлено, что разрезы являются системами эвтектического типа, с ограниченной растворимостью компонентов в твердом и неограниченной растворимостью в жидком состояниях. Эвтектика в системах кристаллизируется при содержании тройного интерметаллида Y5SiAl14:45 моль.% в системе YAl2-Y5SiAl14 и 18 моль.% в системе Y5SiAl14-YSiAl2, соответственно при 980°С и 900°С.

Разрез 81-У81Л12 (рис., е). Анализ и идентификация термограмм сплавов показали, что разрез Si-YSiAl2 представляет собой псевдодвойную систему эвтектического типа с ограниченной растворимостью компонентов в твердом и неограниченной в жидком состояниях. Термический эффект при 950°С относится к кристаллизации эвтектики, которая образуется при 27 моль.% YSi2Al2.

Таджикский технический Поступило 17.02.2008 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, 23с.

2. Мондольф Л.Ф. Структура и свойства алюминиевых сплавов. - М.: Металлургия, 1997, 640 с.

И.Н.Ганиев, М.М.Сангов, А.Э.Бердиев, С.С.Гулов БУРРИШХ,ОИ ПОЛИТЕРМИКИИ СИСТЕМАИ Al-Si -YAI2

Натичаи тадк;ик;оти системаи Al-Si -YAI2 бо омузиши бурришх,ои политермикй оварда шудааст. Муайян карда шудааст, ки бурриш^ои Al-YSi2Al2 , Al-YSiAl2, Al-Y5SiAli4, YSiAl2-YSi2Al2, Y5SiAli4-YSiAl2 и Y5SiAli4-YAl2 , Si-YSiAh, табиати

квазbбинарии эвтектикй доранд.

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

Given the outcome of the research of the Al-Si -YAl2 system with studys of polythermal cutting. It was found out that, the most cutting of Al-YSi2Al2 , Al-YSiAl2 , Al-Y5SiAl14, YSiAl2-YSi2Al2, Y5SiAl14-YSiAl2 и Y5SiAl14-YAl2 , Si-YSiAl2, has the nature of quasibinar eutekts.