CC BY
11ТЕПЛОЁМКОСТЬ АЛЮМИНИЕВОГО СПЛАВА Al5Fe10Si С МАГНИЕМ
БокиевЛ.А., Ганиев И.Н., Джайлоев Дж.Х
ГНУ «Институт химии им. В.И. Никитина» НАНТ
Теплоемкость представляет собой одну из важнейших физических свойств твердых тел, характеризующее изменение состояния вещества с температурой. Изучение теплоемкости является одним из основных методов исследования структурных и фазовых превращений в сплавах. Из температурной зависимости теплоемкости можно определить другие физические характеристики твердого тела: температуру и тип фазового превращения, температуру Дебая, энергию образования вакансий, коэффициент электронной теплоемкости и др[1,2].
Непрерывный технический прогресс в автомобилестроении, тракторостроение и других отраслях народного хозяйства требует значительного увеличения объема производства различных сплавов цветных металлов и повышения их качества. Алюминию и сплавам на его основе принадлежит особое место в выполнении этой задачи [3,4].
В работе представлены результаты экспериментального определения теплоемкости алюминиевого сплава Al5Fe10Si с магнием. Исследования температурной зависимости теплоемкости сплава Al5Fe10Si с магнием проводились в режиме «охлаждения» с применением компьютерной техники и программы Sigma Plot [5,6].
Алюминиевый сплав Al5Fe10Si с 0.05 ^ 1.0 мас.% магнием для исследования нами получены в шахтной печи сопротивления типа СШОЛ. Содержание магния в сплавах контролировалось с помощью прибора SEM серии AIS-2100 (Южная - Корея). Исследуемые образцы имели цилиндрическую форму диаметром 16 и высотой 30 мм. Для измерения удельной теплоёмкости сплавов в широкой области температур используется закон охлаждения Ньютона - Рихмана. Всякое тело, имеющее температуру выше окружающей среды, будет охлаждаться, причем скорость охлаждения зависит от величины теплоёмкости тела.
Полученные в ходе эксперимента кривые зависимости температуры от времени охлаждения образцов из сплава Al5Fe10Si с магнием описывается уравнением вида
Т = aexp (-Ьт)+с exp(-Är).
(i)
Температурная зависимость скорости охлаждения образцов из сплава Al5Fe10Si с магнием представлена на рисунке 1. Рассчитанные значения коэффициентов ATi, ti, ДТ2 ,t2 в уравнении (2) для скорости охлаждения образцов исследуемых сплавов обобщены в таблице 1
dT = -abe ~bT - pke
di
• (2)
Для определения удельной теплоемкости алюминиевого сплава Al5Fe10Si, с магнием использовали уравнение
„о С р ^1 ¿Л (3)
т=к
вое -.
ЭтБЛ ! Cu I.' Я №И МЗ О ■
A15F=10Si
Рисунок 1 - Зависимость температуры образцов от времени охлаждения для алюминиевого сплава А15Ее1081, легированного магнием.
Таблица 1- Рассчитанные величины коэффициентов а, Ь, р, к, аЬ, рк уравнении (2) для
Содержание магния в
сплаве, мас.% а, К b10-3, c-1 p, k K, c-1 ab, K c1 pk K c1
0,0 488.56 6.64 309.43 5.30 3.25 1.64
0.05 485.34 6.64 309.39 5.29 3.22 1.64
0.1 485.35 6.64 310.69 5.27 3.22 1.64
0.5 485.35 6.64 310.79 5.27 3.22 1.64
1.0 485.35 6.64 311.39 5.26 3.22 1.64
Эталон 481.33 6.48 329.32 8.12 3.12 2.67
Далее по рассчитанным данным теплоемкости эталона (Cu марки М00) и экспериментально полученным величинам скорости охлаждения образцов сплава была рассчитана температурная зависимость удельной теплоёмкости. Результаты расчёта представлены в таблице 2.
Таблица 2 - Зависимость удельной теплоемкости (кДж/кгК) алюминиевого сплава Al5Fe10Si с магнием от температуры и эталона (Cu марки М00)__
Содержание магния в сплаве, мас.% Т.К Рост С Р, %
300 400 500 600 700 800
0,0 848,80 1225,90 1288,20 1223,50 1219,60 1464,30 72,51
0.05 848,87 1229,85 1296,03 1235,21 1235,19 1483,77 74,79
0.1 849,89 1232,02 1299,41 1239,77 1240,93 1490,69 75,39
0.5 850,87 1234,18 1302,69 1244,20 1246,51 1497,42 75,98
1.0 851,01 1238,01 1310,31 1255,61 1261,71 1516,41 78,18
Рост С Р, % 0,26 0,98 1,79 2,62 3,45 3,55
Эталон 384,98 397,66 408,00 416,86 425,10 433,55 12,61
Таким образом, в режиме «охлаждения» по известной теплоёмкости медного эталона марки М00 установлена удельная теплоёмкость сплава Al5Fe10Si, содержащего магний. Показано, что с ростом температуры и повышение концентрации магния теплоемкость алюминиевого сплава Al5Fe10Si растет.
ЛИТЕРАТУРА
1. Луц А.Р., Суслина А.А. Алюминий и его сплавы. Самара: СТГУ, 2013. 81с.
2. Алюминиевые сплавы (Состав, свойства, технология, применение). Справочник // под общей редакцией И.Н.Фридляндера Киев: КОМИТЕХ, 2005, 365 с.
3. Золоторевский В.С., Белов Н.А. Металловедение литейных алюминиевых сплавов. иС 2005. 376с.
4. Ganiev I.N., Mulloeva N.M., Nizomov Z., Obidov F.U. Temperature dependence of the specific heat and thermodynamic functions of alloys of the Pb-Ca system // High temperature, 2014, vol. 52. Iss. 1.P. 138-140.
5. Ганиев И.Н., Муллоева Н.М., Низомов З., Обидов Ф.У., Иброхимов Н.Ф. Температурная зависимость теплоемкости и термодинамических функций сплавов системы Pb-Ca // Теплофизика высоких температур. 2014. Т52. N°1. С. 147-150.
6. Иброхимов Н.Ф., Ганиев И.Н., Низомов З., Ганиева Н.И., Иброхимов С.Ж. Влияние церия на теплофизические свойства сплава АМг8 // Физика металлов и металловедения 2016. т.117. №1. С.53-57.
ТЕПЛОЁМКОСТЬ АЛЮМИНИЕВОГО СПЛАВА Al5Fe10Si С МАГНИЕМ
В работе удельная теплоёмкость алюминиевого сплава Al5Fe10Si, с магнием определялось в режиме «охлаждения» по известной теплоёмкости эталонного образца из Си марки М00. Для чего обработкой кривых скорости охлаждения образцов из сплава Al5Fe10Si, с магнием и эталона получены полиномы, описывающие их скорости охлаждения.
Ключевые слова: алюминиевый сплав Al5Fe10Si, магний, эталона (Cu марки М00), теплоемкость, режим «охлаждения».
HEAT CAPACITY OF ALUMINUM ALLOY Al5Fe10Si WITH MAGNESIUM In this article, the specific heat capacity of the aluminum Al5Fe10Si alloy with magnesium was determined in the «cooling» mode according to the known heat capacity of a reference sample from (Cu grade M00). For this, polynomials describing their cooling rates were obtained by processing the curves of the cooling rate of the aluminum Al5Fe10Si alloy with magnesium and the standard.
Key words: alloy aluminum Al5Fe10Si, magnesium, standard (Cu grade M00), heat capacity, «cooling» mode.
Сведение об авторах:
Бокиев Лоик Алимович - старший научный сотрудник ГНУ «Институт химии им. В.И. Никитина» НАНТ. Адрес: Республика Таджикистан 734063, г. Душанбе, ул. Айни, 299/2. Е-mail: bokiev9191@mail.ru
Ганиев 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 -Mg2Al3
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 MgnEu2-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
