CC BY
19
МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ И ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ
УДК 669. 017: 620.193 https://doi.org/10.18503/1995-2732-2017-15-3-45-53
СРАВНИТЕЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ АНОДНОГО ПОВЕДЕНИЯ СПЛАВА АЖ2Д8, МОДИФИЦИРОВАННОГО ЛИТИЕМ, БЕРИЛЛИЕМ И МАГНИЕМ, В СРЕДЕ ЭЛЕКТРОЛИТА NaCl
Азимов Х.Х.1, Ганиев ИН.1, Амонов И.Т.2, Джураева М.Ш.1
1 Институт химии им. В. И. Никитина АН Республики Таджикистан, Душанбе, Таджикистан
2 Таджикский технический университет им. М.С. Осими, Душанбе, Таджикистан
Аннотация
Известно, что технический алюминий с повышенным содержанием железа, кремния и других примесей из-за низких эксплуатационных характеристик не может найти применение в промышленности, поэтому разработка новых составов сплавов на основе такого металла является весьма актуальной задачей. Одним из перспективных составов на диаграмме алюминий-железа является эвтектика (a-Al+Al3Fe), который, имея минимальный интервал кристаллизации, соответствует содержанию железа 2,18%(мас.). Данный состав был принять нами в качестве модельного сплава и подвергался модифицированию литием, бериллием и магнием. Цель работы заключается в установлении влияния указанных добавок на коррозионно-электрохимическое поведение модельного сплава АЖ2,18 в среде электролита NaCl. Для достижения поставленной цели потенциостатическим методом в потенциодинамическом режиме при скорости развёртки потенциала 2 мВ/с на потенциостате ПИ-50.1.1 исследовано анодное поведение сплава АЖ2Д8, модифицированного вышеуказанными металлами. Показано, что потенциал свободной коррозии (стационарный потенциал) сплавов с ростом содержания модификатора изменяется в положительном направлении оси координат, а с концентрацией хлорид-иона в отрицательном направлении оси координат в среде электролита NaCl. Величины потенциалов питтин-гообразования и репассивации сплавов по мере роста концентрации хлорид-иона в электролите уменьшаются. Увеличение концентрации модификаторов в исходном сплаве АЖ2,18 способствует росту величины потенциалов питтин-гообразования и репассивации во всех средах независимо от концентрации хлорид-иона. Плотность тока коррозии и соответственно скорость коррозии сплавов с ростом концентрации хлорид-иона увеличивается, а от добавок модификатора уменьшается в два раза. Результаты исследования могут быть использованы при разработке составов новых алюминиево-железовых сплавов, которые используются в различных отраслях техники.
Ключевые слова: сплав АЖ2,18, литий, бериллий, магний, потенциостатический метод, электрохимическая коррозия, анодное поведение, потенциал коррозии, скорость коррозии.
Введение
В последние годы интерес к созданию новых конструкционных материалов, обладающих повышенными эксплуатационными характеристиками по сравнению с традиционными материалами, возрастает. Отсюда разработка и изучение свойств новых алюминиевых сплавов с участием малоизученных легирующих и модифицирующих добавок, устойчивых к агрессивным средам, является весьма актуальной задачей.
Некоторая часть первичного алюминия, извлекаемого из электролизёров (алюминия сырец), содержит значительное количество таких примесей, как железо и кремний, которые переходят непосредственно из сырья (глинозёма) и
© Азимов Х.Х., Ганиев И.Н., Амонов И.Т., Джураева М.Ш., 2017
стальной оснастки при работе с расплавом алюминия. Примеси железа в алюминии оказывают существенное влияние на качество алюминия, и с увеличением их количества значительно ухудшаются коррозионная стойкость, уменьшается электропроводность и пластичность, повышается прочность металла. Естественно, что такой металл по примесям не укладывается в рамках требований ГОСТ 11069-2001 на первичный алюминий и соответственно не находит потребителя, за исключением того, что используется для раскисления и дегазации стали [1-4].
Поэтому разработка прецизионных сплавов на основе такого металла путём его легирования третьим элементом является актуальной задачей, т.к. позволяет превратить некондиционный металл в нужный и полезный продукт для техники. Часто
для блокировки отрицательного влияния железа алюминий и его сплавы легируют марганцем в количестве 0,5-1%. Это обусловлено тем, что в фазе Fe Al, до 1/10 часть атомов железа может замещаться атомами марганца, и в результате образуется новая фаза (Fe, Мп)А13, кристаллы которого отличаются более компактной формой в отличие от игольчато структурной фазы Fe Al, [4-9].
Нами для изменения формы кристаллов ин-терметаллида в эвтектике (a-Al+FeAl3), т.е. ее модификации и разработке новых композиций, в качестве модифицирующего элемента был выбран металлические литий, бериллий и магний как поверхностно активные компоненты тройного сплава. Выбор исходного сплава А1+2Д8 мас.% Fe (АЖ2Д8) объясняется тем, что данный состав соответствует эвтектике (a-Al+FeAl3) в системе Al-Fe, которая примыкает к алюминиевому углу системы и согласно разным источникам плавится при температуре 646-655 °С с концентрацией эвтектической точки в пределах 1,7-2,3% Fe ( по массе) [10, 11]. В работах [12-14] нами сообщалось о положительном влиянии добавок лития, бария и свинца на коррозионно-электрохимические характеристики сплава АЖ2,18.
Экспериментальная часть
Целью данной работы является сравнительное исследование анодного поведения сплава АЖ2Д8, модифицированного литием, бериллием и магнием, в среде электролита NaCl. Для исследования анодного поведения сплава АЖ2Д8, модифицированного указанными элементами, сплавы были получены с такими расчётом, чтобы охватить области растворимости легирующих компонентов в алюминии, т.е. исходный сплав АЖ2Д8 легировался 0,01-0,5 мас.% литием, бериллием и магнием. Сплавы для коррозионно-электрохимических исследований получали в шахтной печи сопротивления типа СШОЛ с использованием двойных лигатур алюминия с железом (2.18%) и литием (ГОСТ 8774-75), магнием (ГОСТ 804-93) и бериллием (ГОСТ 23685-79). Применение лигатур даёт возможность уменьшить угар легирующих металлов, а также получить сплавы исследуемых систем при более низких температурах. Из полученных сплавов отливали в графитовую изложницу стержни диаметром 8 мм и длиной 140 мм. Нерабочая часть образцов изолировалась смолой (смесь 50% канифоли и 50% парафина). Рабочей поверхностью служил торец электрода. Перед погружением образца в рабочий раствор его торцевую часть зачищали наждачной бумагой, полировали, обез-
жиривали, тщательно промывали спиртом и затем погружали в раствор электролита NaCl. Температура раствора в ячейке поддерживалась постоянная - 20°С с помощью термостата MLIII-8.
Для изучения электрохимических свойств тройных сплавов применяли следующий метод исследования. Электрохимические испытания образцов проводили потенциостатическим методом на ПИ-5 0-1.1 со скоростью развёртки потенциала 2 мВ/с в среде электролита NaCl. Электродом сравнения служил хлорсеребряный, вспомогательным - платиновый [10, 11].
В качестве примера на рис. 1 представлена полная поляризационная диаграмма для исходного сплава АЖ2Д8 и сплава, содержащего 0,005 мас.% лития в среде электролита 3%-ного NaCl. Образцы потенциодинамически поляризовали в положительном направлении от потенциала, установившегося при погружении, до резкого возрастания тока в результате питингообразова-ния (рис. 1, кривая I). Затем образцы поляризовали в обратном направлении (рис. 1, кривая II) и по перечению кривых I и II определяли величину потенциала репассивации. Далее шли в катодную область до значения потенциала -1,1 В для удаления оксидных плёнок с поверхности электрода (рис. 1, кривая III) в результате подщелачивания при электродной поверхности. Наконец, образцы поляризовали вновь в положительном направлении (рис. 1, кривая IV) и из анодной кривой определяли основные электрохимические параметры.
На полученных таким образом поляризационных кривых определяли основные электрохимические характеристики сплавов: потенциал питтингообразования (/'-,,„), потенциал и ток коррозии (Екор и /кор.). Потенциал репассивации (£рл1.) определялся графически как первый изгиб на обратном ходе анодной кривой или как точка пересечения прямого и обратного хода. Расчет тока коррозии как основной электрохимической характеристики процесса коррозии проводили по катодной кривой с учетом таффеловской наклонной вк = 0,12 В, поскольку в нейтральных средах процесс питтинговой коррозии алюминия и его сплавов контролируется катодной реакцией ионизации кислорода. Скорость коррозии, в свою очередь, является функцией тока коррозии, находимой по формуле
К — /'кор.' К,
где к = 0,335 г/А ч для алюминия [10, 11].
Методика снятия поляризационных кривых сплавов в среде электролита NaCl подробно описана в работах [12-17].
намика изменения потенциала свободной коррозии у сплавов в среде электролита ЫаС1 различной концентрации похожи (см. рис. 2).
Рис. 1. Полная поляризационная (2 мВ/с) кривая сплавов АЖ2Д8 (а) и АЖ2Д8 с 0,005% 1л (б) в среде электролита 3%-ного ЫаС1
Результаты и их обсуяедение
Результаты исследований представлены в табл. 1 и 2 и на рис. 1-3. На рис. 2 в качестве примера обобщена временная зависимость потенциала свободной коррозии сплава АЖ2Д8, легированного литием в среде электролита ЫаС1 различной концентрации. Результаты исследования свидетельствуют, что в первые минуты погружения образцов сплава в раствор электролита ЫаС1 происходит резкое смещение потенциала свободной коррозии (стационарного потенциала) в положительную область. У сплавов с литием стабилизация потенциала свободной коррозии наблюдается в течение 30-40 мин. Ди-
Рис. 2. Временная зависимость потенциала свободной коррозии (-i?CB KOp ,В) сплава АЖ2.18, содержащего литий, мас.%: 0(1), 0,005 (2), 0,01 (3), 0,05 (4), 0,1 (5) в среде электролита: 0,03% (а); 0,3% (б) и 3%-ного (в) NaCl
Исследования показывают, что добавки лития, бериллия и магния в пределах 0,005-0,5 мас.% способствуют смещению потенциала свободной коррозии (стационарного потенциала) в положительную область как в среде 3%-ного NaCl, так и в средах 0,3% и 0,03%-ного NaCl. При этом потенциалы питингообразования и ре-пассивации также смещаются в положительную область значений (см. табл. 1).
Скорость коррозии сплавов, содержащих 0,005-0,5% лития, бериллия и магния, в 1,5-2,0 раза меньше, чем у исходного алюминиевого сплава АЖ2Д8 (см. табл. 2). Добавки лития, бериллия и магния к сплаву АЖ2Д8 способствуют снижению скорости анодной коррозии, о чём свидетельствует смещение в более положительную область анодных ветвь патенциодинамических кривых модифицированных сплавов (см. рис. 3).
При этом по мере увеличения концентрации хлорид-иона в электролите NaCl скорость коррозии сплавов увеличивается независимо от содержания модифицирующего компонента - лития, бериллия и магния, что сопровождается смещением в положительную область потенциалов коррозии, питингообразования и репассивации.
Таким образом, установлено положительное влияние модифицирующих добавок лития, бериллия и магния на анодные характеристики и скорости коррозии сплава АЖ2Д8 в среде электролита NaCl. Установленные закономерности могут использоваться при разработке состава новых композиций сплавов на основе низкосортного некондиционного алюминия для нужд технологии противокоррозионной защиты.
Плотность тока коррозии и соответственно скорость коррозии сплавов систем АЖ2,18-1л (Ве, с ростом концентрации хлорид-иона увеличивается. Данная зависимость характерна для всех сплавов, независимо от их состава и особенностей физико-химических свойств модифицирующего компонента. При переходе от сплавов, содержащих лития, к сплавам с бериллием наблюдается рост скорости коррозии, далее к сплавам с магнием - его уменьшение, что коррелируется со свойствами самых металлов. Для сплава алюминия с железом также характерен рост скорости коррозии с увеличением концентрации хлорид-иона в электролите (см. табл. 2).
Таблица 1
Потенциалы (х.с.э.) свободной коррозии (-¿^.корр., В) и питтингообразования (~Еп о , В) сплавов систем АЖ2,18-1л, (Be, Mg) в среде электролита NaCl
Сплавы с Li Сплавы с Be Сплавы с Me
Рпр ття Содержание Li, Be, Mg
в сплаве, мас.%
-^св.корр. Еи.о. -^св.корр. Еп.0. -^св.корр. Еп.0.
_ 0,680 0,500 0,680 0,500 0,680 0,500
0,005 0,658 0,480 0,680 0,510 0,620 0,480
0,01 0,640 0,465 0,650 0,500 0,600 0,460
U,UJ /О INaUl 0,05 0,580 0,440 0,630 0,480 0,530 0,450
0,1 0,545 0,439 0,600 0,460 0,500 0,420
0,5 - - 0,588 0,450 0,484 0,400
_ 0,712 0,520 0,712 0,520 0,712 0,520
0,005 0,672 0,510 0,720 0,520 0,650 0,510
П ^0/, ТчЛаП 0,01 0,660 0,500 0,680 0,515 0,610 0,480
U, J /0 iNdV-Л 0,05 0,648 0,500 0,657 0,500 0,580 0,460
0,1 0,560 0,470 0,633 0,500 0,540 0,450
0,5 - - 0,620 0,480 0,518 0,444
_ 0,735 0,585 0,735 0,585 0,735 0,585
0,005 0,690 0,585 0,790 0,540 0,680 0,550
-20/. "МоГЧ 0,01 0,682 0,540 0,770 0,525 0,620 0,540
J /0 IN dV-Л 0,05 0,655 0,520 0,720 0,510 0,600 0,520
0,1 0,576 0,500 0,700 0,510 0,560 0,500
0,5 - - 0,684 0,500 0,533 0,500
-Е, В(х.с.э )
-Е, В(х.с.э.)
_2
— 2
_ 3
— 5
-О lg/, А/м"
-О lg/', А/м
lg i
А/м
Рис. 3. Анодные ветви иотенциодинамических кривых (2 мВ/с) сплавов систем АЖ2.18-Li (Be, Mg), содержащих литий (а), бериллий (б) и магний (в), мае. %: 0.0(1); 0.005(2); 0.01(3); 0.05(1); 0,1(5);
0.5(6), в среде электролита 3 %-ного NaCl
Таблица 2
Зависимость скорости коррозии сплавов систем АЖ2,18%-1л (Ве, М^) в среде электролита №С1
Содержание 1л, Ве, М^ в сплаве, мас.% Скорость коррозии
Среда Сплавы с 1л Сплавы с Ве Сплавы с М^
• 1 п - 'корр. 'и К -10"3 • 1 п - 'корр. ' и К -10"3 • 1 п - 'корр. 'и К -10"3
А/м2 г/м2-ч А/м2 г/м2-ч А/м2 г/м2-ч
- 0,92 3,1 0,92 3,1 0,92 3,1
0,005 0,73 2,5 0,88 2,95 0,74 2,48
0,03% №С1 0,01 0,05 0,65 0,52 2,2 1,8 0,74 0,69 2,48 2,31 0,68 0,60 2,28 2,01
0,1 0,48 1,6 0,62 2,07 0,52 1,74
0,5 - - 0,60 2,01 0,50 1,67
- 1,10 3,4 1,10 3,4 1,10 3,7
0,005 0,86 2,9 0,98 3,28 0,82 2,75
0,3% №С1 0,01 0,72 2,5 0,86 2,88 0,70 2,35
0,05 0,63 2,2 0,74 2,48 0,63 2,11
0,1 0,58 2,0 0,70 2,35 0,54 1,81
0,5 - - 0,68 2,28 0,51 1,71
- 1,12 4,1 1,12 4,1 1,12 4,1
0,005 0,93 3,2 1,10 3,68 0,86 2,88
3% №С1 0,01 0,88 3,0 0,96 3,22 0,80 2,68
0,05 0,74 2,5 0,84 2,81 0,68 2,28
0,1 0,60 2,3 0,76 2,55 0,56 1,87
0,5 - - 0,70 2,35 0,53 1,77
Анодные ветви иотенциодинамических кривых сплавов систем А1+2.18%Рс-Ы (Ве, в среде 3%-ного ЫаС1 (см. рис. 3) показывают, что кривые, относящиеся к модифицированным сплавам, располагаются левее кривой исходного сплава АЖ2Д8, т.е. скорость анодной коррозии модифицированных сплавов несколько меньше, чем у исходного сплава АЖ2Д8 во всех исследованных средах. Положительное действие лития, бериллия и магния на анодные свойства сплава АЖ2Д8 не может объясняться только увеличением истинной поверхности анода или уплотнением защитного фазового слоя окислов малорастворимыми продуктами окисления. Стойкость алюминиево-железовых сплавов также зависит от изменения и модифицирования его структуры при легировании, т.е. от величины кристаллов сплавов [18]. Как известно, модификаторами структуры сплава могут служить металлы, имеющие малую межатомную связь и, следовательно, низкую температуру плавления, малую прочность и твёрдость [19, 20].
Таким образом, установлено, что модифицирование сплава АЖ2Д8 литием, бериллием и магнием до 0,5 мас.% повышает его анодную устойчивость в два раза в среде электролита ЫаО. При этом с ростом концентрации модифицирующего компонента отмечается смещение в положительную область потенциалов свободной
коррозии, питтингообразования и репассивации. С увеличением концентрации хлорид-иона указанные потенциалы сплавов уменьшаются, скорость коррозии увеличивается.
Заключение
Как известно, наиболее опасным видом коррозии алюминия и его сплавов является питтинговая коррозия, которую вызывают хлорид-ионы окружающей среды. Этим и объясняется выбор раствора ЫаС1 в качестве коррозионной среды для электрохимических и коррозионных испытаний.
Растворение алюминия в нейтральных средах протекает по следующим реакциям:
А1+ЗОН"= А1(ОН)3+Зё, (1)
А1(ОН)3+ОН = А1(ОН)4" (2)
Лимитирующий этап процесса определяется скоростью доставки ионов ОН к поверхности электрода. Кислород выполняет роль деполяризатора в аэрированных нейтральных растворах. На границе раздела металл-раствор протекает его восстановление по реакции
02+2Н20 = 40Н (3)
Скорость коррозии в конечном счёте определяется процессом диффузии к электроду растворённого в электролите кислорода. Данный этап
является лимитирующим. При взаимодействии металла с ионами ОН на поверхности осаждается гидратированный оксид с общей формулой А120упН20 как промежуточный продукт их взаимодействий. Оксид и гидроксид алюминия различной модификации хорошо растворимы в щелочных и кислых средах, но практически нерастворимы в нейтральных растворах, именно этими соображениями объясняется область практического использования алюминия и его сплавов в жидких средах близкие к нейтральным. Оксидные плёнки на алюминии проявляют высокое защитное действие в таких растворах, а равномерная коррозия алюминия и его сплавов, как правило, невелика и протекает на отдельных дефектах оксидной плёнки [10, 11].
Образующийся на алюминии в нейтральных средах пассивирующий оксид имеет низкую электронную проводимость. Плёнка тормозит практически полностью не только анодную реакцию растворения металла, но и сопряжённое катодное восстановление растворённого в электролите кислорода. Формирующиеся на алюминиевых сплавах оксидные плёнки более проводимые. Этим объясняется относительно высокая коррозия алюминиевых сплавов по сравнению с чистым алюминием [10,11].
Применительно к нашим исследованиям следует отметить, что добавки лития, бериллия и магния к исходному сплаву АЖ2Д8, оказывая модифицирующее влияние, существенно изменяют форму кристаллов интерметаллида РеА13 от игольчатого к шаровидному, также сокращается их размер. Результатом этого является повышение коррозионной стойкости модифицированных сплавов в 2 раза по сравнению с исходным сплавом. При этом значительно затормаживается анодный процесс коррозии в результате улучшения структуры оксидных пассивных плёнок, уменьшение его электронной проводимости (см. рис. 3). Добавки также уменьшают динамику процесса питтинговой коррозии сплавов. Потенциал питтингообразования облагораживается, что способствует уменьшению плотности зарождающихся питтинговых очагов. Так, если у исходного сплава АЖ2Д8 величина /■,',,,, равняется -0,585 В, то у сплава, содержащего ОД мас.% лития, ЕП0 составляет -0,500 В в той же среде. По мере перехода к более разбавленным средам электролита ЫаС1 разница между Епо исходного сплава и сплава с ОД мас.% литием уменьшается и составляет: в среде 3%-ного КаС1 -0,085 В; в среде 0,3%-ного КаС1 -0,050 Вив среде 0,03%-ного КаС1 -0,060 В.
Список литературы
1. Луц А.Р., Суслина А.А. Алюминий и его сплавы. Самара: Самарск. гос. тенх. ун-т, 2013. 81 с.
2. Белецкий В.М., Кривов Г.А. Алюминиевые сплавы (Состав, свойства, технология, применение). Справочник / под ред. Фридляндера И.Н. К.: КОМИТЕХ, 2005. 365 с.
3. Мондальфо Л.Ф. Структура и свойства алюминиевых сплавов. М.: Металлургия, 1973. 639 с.
4. Красноярский В.В., Сайдалиев Н.Р. Коррозионно-электрохимические свойства сплавов алюминия с железом в нейтральных растворах II Защита от коррозии и окружающей среды. 1991. Вып. 3. С. 14-19.
5. Влияние технологических факторов на образование дефектов структуры в крупнотоннажных слитках из алюминиевых сплавов серии 1XXX/ Фролов В.Ф., Беляев С.В., Губанов И.Ю., Безруких А.И., Костин И В. II Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2016. Т. 14. №2. С. 25-31.
6. Основные виды и области применения наноструктури-рованного высокопрочного листового проката / М.В. Чу-кин, В.М. Салганик, П.П. Полецков [и др.]. II Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2014. № 4. С. 41-44.
7. Chen X.-G. Growth mechanisms of intermetallic phases in DC cast AA1XXX alloys// Essential Readings in Light Metals. Volume 3. Cast Shop for Aluminum Production. 2013, pp. 460-465.
8. Grange D.A. Microstructure control in ingots of aluminium alloys with an emphasis on grain refinement II Essential Readings in Light Metals. Volume 3. Cast Shop for Aluminum Production. 2013, pp. 354-365.
9. Geoffrey K. Sigworth Fundamentals of Solidification in Aluminum Castings II International Journal of Metalcasting. 2014. Vol.8. Iss. 1. P. 7-20.
10. Умарова T.M., Ганиев И.Н. Анодные сплавы алюминия с марганцем, железом и редкоземельными металлами. Душанбе: Дониш, 2009. 232 с.
11. Ганиев И.Н., Умарова Т.М., Обидов З.Р. Коррозия двойных алюминиевых сплавов в нейтральных средах. Издательский дом LAP LAMBERT Academic Publishing. 2011. 198 с.
12. Потенциодинамическое исследование сплава AI+2,18%Fe, модифицированного литием в среде электролита NaCI / Азимов Х.Х., Ганиев И.Н., Амонов И.Т., Джайлоев Дж.Х. II Изв. вузов. Химия и химическая технология. 2016. Т. 59, №2. С. 74-79.
13. Потенциодинамическое исследование сплава AI+2,18%Fe, легированного барием / Джайлоев Дж.Х., Ганиев И.Н., Амонов И.Т., АзимовХ.Х. II Изв. вузов. Химия и химическая технология. 2014. Т. 57, №2. С. 97-98.
14. Раджабалиев С.С., Ганиев И.Н., Амонов И.Т. Влияние свинца на анодное поведение сплава AI+2,18%Fe II Вопросы материалловедения. 2016. №2 (86). С. 147-152.
15. Анодное поведение сплава AI+2,18%Fe, легированного калцием в среде электролита NaCI / Джайлоев Дж.Х., Ганиев И.Н., Амонов И.Т., Азимов Х.Х. II Изв. вузов. Химия и химическая технология. 2015. Т. 58, №12. С. 38-42.
16. Потенциодинамическое исследование сплава AW/oLi с
17.
иттрием в среде электролита NaCI / Назаров Ш.А., Ганиев И.Н., Норова М.Т., Ганиева Н.И., Irene Calliari II Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2016. Т. 14. №2. С. 95-100. Потенциодинамическое исследование сплава АЖ4.5, легированного свинцом в среде электролита NaCI / Оди-наев Ф.Р., Ганиев И.Н., Сафаров А.Г., Якубов У.Ш. II Обработка сплошных и слоистых материалов 2016. №2
(45). С. 64-68.
18. Семенченко В.К. Поверхностные явления в металлах и сплавах. М.: Изд-во науч.-техн. лит., 1956. 135 с.
19. Модифицирование силуминов стронцием / Ганиев И.Н., Пархутик Г.А., Вахобов А.В., Куприянова И.Ю. Минск: Наука и техника, 1985. 143 с.
20. Мальцев М.В. Модифицирование структуры металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1984. 280 с.
Поступила 25.02.17 Принята в печать 07.06.17.
INFORMATION ABOUT THE PAPER IN ENGLISH https://d01.0rg/l 0.18503/1995-2732-2017-15-3-45-53
A COMPARATIVE STUDY OF THE ANODIC BEHAVIOUR OF THE ALLOY AZh2,18 INOCULATED WITH LITHIUM, BERYLLIUM AND MAGNESIUM IN NaCI
Kholiknazar H. Azimov - Postgraduate Student
Nikitin Institute of Chemistry of the Republic of Tajikistan. E-mail: kholikazimfilmail.ru Izatullo N. Ganiev - D.Sc. (Chem.), Professor, Head of Laboratory
Nikitin Institute of Chemistry, member of the Academy of Sciences of the Republic of Tajikistan. E-mail: ga-niev48(®mail.ru
Ilkhom T. Amonov - Ph.D. (Eng.), Associate Professor Tajik Technical University. E-mail: ilhomamonovfilmail.ru
Mijgona Sh. Juraeva - Postgraduate Student
Nikitin Institute of Chemistry of the Republic of Tajikistan. E-mail: mij gona88(®mail.ru
ride ion concentration rises, the corrosion current density
Abstract
It is a fact that, because of its poor performance characteristics, aluminium with high concentrations of iron, silicon and other impurities fails to find an industrial application. Hence, the development of new alluminium-based alloys appears to be a very important task. One of the promising compositions observed on the aluminium-iron diagram is a eutectic (a-Al+Al3Fe), which, having a minimum crystallization interval, corresponds to 2.18%(wt.) of iron content. This composition was taken as a model alloy and was inoculated with lithium, beryllium, and magnesium. The objective of this work is to establish what effect the above additives can produce on the corrosion resistance and the electrochemical behaviour of the model alloy of AZh2,18 in the NaCI medium. To achieve this objective, the anodic behaviour of the AZh2,18 alloy inoculated with the above metals was studied on the potentiostat PI-50.1.1 using the potenti-ostatic method in a potentiodynamic mode with the potential sweep speed of 2 mV/s. It is shown that, in the NaCI electrolyte, as the inoculant concentration increases, the free corrosion potential (or, fixed potential) of alloys travels in the direction of increase of the coordinate axis, whereas as the concentration of chloride ion rises, the fixed potential of alloys travels in the direction of decrease of the coordinate axis. As the chloride ion concentration in the electrolyte increases, the pitting and re-passivation potentials of alloys drop. A higher concentration of inoculants in the original AZh2,18 alloy leads to rising pitting and repassivation potentials in all the media regardless of the chloride ion concentration. As the chlo-
and, correspondingly, the corrosion rate of the alloys increase, whereas inoculants cut them down twice. These findings can be used for the development of new aluminum-iron alloys applicable in multiple industries.
Keywords: AZh2,18 alloy, lithium, beryllium, magnesium, potentiostatic method, electrochemical corrosion, anodic behaviour, corrosion potential, corrosion rate.
References
1. Luts A.R., Suslina A.A. Alyuminiy i ego splavy [Aluminium and aluminium alloys]. Samara: Samara State Tenchical University, 2013, 81 p. (In Russ.)
2. Beletsky V.M., Krivov G.A. Alyuminievye splavy (Sostav, svoystva, tekhnologiya, primenenie) [Aluminum alloys (Composition, properties, technology, application)]. Ed. by I.N. Fridlyander. Kiev: KOMITEKH, 2005, 365 p.
3. Mondolfo L.F. Struktura i svoystva alyuminievykh splavov [Structure and properties of aluminum alloys], Moscow: Metallurgiya, 1973, 639 p. (In Russ.)
4. Krasnoyarsky V.V., Saydaliev N.R. The corrosion and electrochemical properties of aluminium-iron alloys in neutral solutions. Zashchita ot korrozii i okruzhayushchey sredy [Corrosion and environmental load protection], Moscow: 1991, vol.3, pp. 14-19.
5. Frolov V.F., Belyaev S.V., Gubanov I.Yu., Bezrukikh A.I., Kostin I.V. Influence of process factors on the formation of structural defects in heavy 1XXX series aluminium alloy ingots. Vestnik Magnitogorskogo Gosudarstvennogo Tekhnicheskogo Universiteta im. G.I. Nosova [Vestnik
of Nosov Magnitogorsk State Technical University], 2016, vol. 14, no. 2, pp. 25-31.
6. Chukin M.V., Salganik V.M., Poletskov P.P. et al. Main types of nanostructured high-strength steel sheets and their application. Vestnik Magnitogorskogo Gosudarstven-nogo Tekhnicheskogo Universiteta im. G.I. Nosova [Vestnik of Nosov Magnitogorsk State Technical University], 2014, no. 4, pp. 41-44.
7. Chen X.-G. Growth mechanisms of intermetallic phases in DC cast AA1XXX alloys. Essential Readings in Light Metals. Volume 3. Cast Shop for Aluminum Production. 2013, pp. 460-465.
8. Grange D.A. Microstructure control in ingots of aluminium alloys with an emphasis on grain refinement. Essential Readings in Light Metals. Volume 3. Cast Shop for Aluminum Production. 2013, pp. 354-365.
9. Geoffrey K. Sigworth Fundamentals of Solidification in Aluminum Castings. International Journal of Metalcasting. 2014, vol.8, iss. 1, pp. 7-20.
10. Umarova T.M., Ganiev I.N. Anodnye splavy aiyuminiya s margantsem, zhelezom i redkozemelnymi metallami [Aluminium anode alloys with manganese, iron and rare earth metals], Dushanbe: Donish, 2009, 232 p.
11. Ganiev I.N., Umarova T.M., Obidov Z.R. Korroziya dvoynykh alyuminievykh splavov v neytralnykh sredakh [Corrosion of binary aluminium alloys in neutral media], LAP LAMBERT Academic Publishing, 2011, 198 p.
12. Azimov Kh.Kh., Ganiev I.N., Amonov I.T., Djayloev Dj.Kh. Potentiodynamic study of the alloy AI+2.18%Fe inoculated with lithium in the NaCI medium. Izvestiya vuzov. Khimiyai khimicheskaya tekhnologiya [Proceedings of Russian Universities. Chemistry and chemical technology], 2016, vol. 59, no. 2, pp. 74-79. (In Russ.)
13. Dzjayloev Dj.Kh., Ganiev I.N., Amonov I.T., Azimov Kh.Kh. Potentiodynamic study of the alloy AI+2.18%Fe doped with
barium. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Khimiyai khimicheskaya tekhnologiya [Proceedings of Russian Universities. Chemistry and chemical technology], 2014, vol. 57, no. 2, pp. 97-98. (In Russ.)
14. Radjabaliev S.S., Ganiev I.N., Amonov I.T. The effect of lead on the anodic behaviour of the alloy AI+2.18%Fe. Vo-prosy materialovedeniya [Problems of materials engineering], 2016, no. 2 (86), pp. 147-152. (In Russ.)
15. Djayloev Dj.Kh., Ganiev I.N., Amonov I.T., Azimov Kh.Kh. Anodic behaviour of the alloy AI+2.18%Fe doped with calcium in the NaCI medium. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Khimiya i khimicheskaya tekhnologiya [Proceedings of Russian Universities. Chemistry and chemical technology], 2015, vol. 58, no. 12, pp. 38-42. (In Russ.)
16. Nazarov Sh.A., Ganiev I.N., Norova M.T., Ganieva N.I. Irene Calliari. Potentiodynamic study of the alloy Al-K3% Li with yttrium in the NaCI medium. Vestnik Magnitogorskogo Gosudarstvennogo Tekhnich- eskogo Universiteta im. G.I. Nosova [Vestnik of Nosov Magnitogorsk State Technical University], 2016, vol. 14, no. 2, pp. 95-100. (In Russ.)
17. Odinaev F.R., Ganiev I.N., Safarov A.G., Yakubov U.Sh. Potentiodynamic study of the alloy AZh4.5 doped with lead in the NaCI medium. Obrabotka sploshnykh i sloistykh ma-terialov [Processing of solids and laminates], 2016, no. 2 (45), pp. 64-68. (In Russ.)
18. Semenchenko V.K. Poverkhnostnye yavleniya v metallakh i splavakh [Surface phenomena in metals and alloys], Moscow, 1956, 135 p. (In Russ.)
19. Ganiev I.N., Parkhutik G.A., Vakhobov A.V., Kupriyanova I.Yu. ModiHtsirovanie siluminov strontsiem [Modification of silumins with strontium], Minsk: Science and technology. 1985, 143 p. (In Russ.)
20. Maltsev M.V. ModiHtsirovanie struktury metallov i splavov [Structural modification of metals and alloys], Moscow: Metallurgiya, 1984, 280 p. (In Russ.)
Received 25/02/17 Accepted 07/06/17
Образец дня цитирования
Сравнительное исследование анодного поведения сплава АЖ2,18, модифицированного литием, бериллием и магнием, в среде электролита NaCI / Азимов Х.Х., Ганиев И.Н., Амонов И.Т., Джураева М.Ш. // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2017. Т.15. №3. С. 45-53. https://doi.org/10.18503/1995-2732-2017-15-3-45-53
For citation
Azimov Kli.H., Ganiev I.N., Amonov I.Т., Juraeva M.Sh. A comparative study of the anodic behaviour of the alloy AZh2,18 inoculated with lithium, beryllium and magnesium in NaCI. Vestnik Magnitogorskogo Gosudarstvennogo Tekhnicheskogo Universiteta im. G.I. Nosova [Vestnik of Nosov Magnitogorsk State Technical University], 2017. vol. 15. no. 3. pp. 45-53. https://doi.org/10.18503/1995-2732-2017-15-3-45-53
