Научная статья на тему 'ВЛИЯНИЕ ИТТРИЯ НА ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СПЛАВА АМГ2'

ВЛИЯНИЕ ИТТРИЯ НА ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СПЛАВА АМГ2 Текст научной статьи по специальности «Физика»

CC BY
29
6
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
СПЛАВ АМГ2 / МАГНИЙ / ИТТРИЙ / ТЕМПЕРАТУРНАЯ ЗАВИСИМОСТЬ / ТЕПЛОЕМКОСТЬ / ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОЕМКОСТИ / КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛООТДАЧИ / ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ / ЭНТАЛЬПИЯ / ЭНТРОПИЯ / ЭНЕРГИЯ ГИББСА

Аннотация научной статьи по физике, автор научной работы — Иброхимов Насимжон Файзуллоевич, Ганиев Изатулло Наврузович, Ганиева Наргис Изатуллоевна

В режиме охлаждения исследована температурная зависимость теплоемкости, коэффициента теплоотдачи и термодинамические функции (энтальпия, энтропия и энергия Гиббса) сплава АМг2, легированного иттрием. Измерение теплоемкости сплавов проводилось на установке, в основу работы которой положен метод С-калориметра с тепломером и адиабатической оболочкой. Принцип измерения теплоемкости заключается в том, что тепловой поток, проходящий через среднее сечение тепломера, идет на разогрев испытуемого образца и ампулы. Величина теплового потока, проходящего через тепломер, оценивается по перепаду температуры на тепломере и тепловой проводимости тепломера, определенной из независимых градуировочных экспериментов с медным образцом. Температурный диапазон от 298,15 до 800 К. Показано, что добавки иттрия до 0,5 масс.% увеличивает коэффициент теплоотдачи исходного сплава, теплоемкость сплавов при этом незначительно уменьшается. Однако показано, что с ростом температуры коэффициент теплоотдачи и теплоемкость легированных сплавов растут. С использованием экспериментально полученных результатов изучения теплоемкости сплавов и их температурных зависимостей рассчитано изменение энтальпии, энтропии и энергии Гиббса в интервале 300…800 К. Установлено, что добавки иттрия в сплав АМг2 практически не влияют на изменение значения энтальпии и энтропии сплавов, которые с ростом температуры растут. Легирующий компонент также не влияет на изменение значения энергии Гиббса сплава АМг2, которое с ростом температуры уменьшается.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по физике , автор научной работы — Иброхимов Насимжон Файзуллоевич, Ганиев Изатулло Наврузович, Ганиева Наргис Изатуллоевна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

YTTRIUM EFFECTS ON THERMOPHYSICAL PROPERTIES OF AMG2 ALLOYS

The temperature dependence of heat capacity, the heat transfer coefficient, and the thermodynamic functions (enthalpy, entropy and the Gibbs energy) of the AMg2 alloy doped with yttrium were studied in the cooling mode,. Measurements of the alloy heat capacity were carried out on an installation based on the C-calorimeter method with a heat meter and an adiabatic shell. The principle of heat capacity measurement implies that a heat flow through the average cross-section of the heat meter goes to the heating of the test sample and an ampoule. The value of the heat flow passing through the heat meter is estimated from the temperature drop on the heat meter and the thermal conductivity of the heat meter determined from independent calibration experiments with a copper sample. The temperature range is from 298.15 to 800 K. It is shown that the addition of yttrium to 0.5 mass% increases the heat transfer coefficient of the initial alloy, while the heat capacity of the alloys decreases slightly. However, it is shown that with increasing temperature the heat transfer coefficient and heat capacity of doped alloys grows. Based on the experimental results of studying the heat capacity of alloys and their temperature dependences, a change in the enthalpy, entropy, and the Gibbs energy in the range from 300 to 800 K was calculated. It has been found that the addition of yttrium to the AM2 alloy practically does not affect the change in the alloy enthalpy and entropy values which increase with increasing temperature. The alloying components also do not affect the change in the value of the Gibbs energy of the AM2 alloy which decreases with increasing temperature.

Текст научной работы на тему «ВЛИЯНИЕ ИТТРИЯ НА ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СПЛАВА АМГ2»

ISSN 1814-1196

http://journals.nstu.ru/vestnik Science Bulletin of the NSTU Vol. 67, No. 2, 2017, pp. 177-187

Научный вестник НГТУ том 67, № 2, 2017, с. 177-187

ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ

CHEMICAL TECHNOLOGY

УДК 669. 017

Влияние иттрия на теплофизические свойства сплава АМг2*

Н.Ф. ИБРОХИМОВ1, И.Н. ГАНИЕВ2, НИ. ГАНИЕВА3

1 734042, Республика Таджикистан, г. Душанбе, пр. акад. Раджабовых, 10а, Таджикский технический университет им. акад. М.С. Осими, аспирант E-mail: nasimqon@mail.ru.

2 734042, Республика Таджикистан, г. Душанбе, заведующий лабораторией Института химии им. В.И. Никитина АН Республики Таджикистан, академик АН РТ, доктор химических наук, профессор. E-mail: ganiev48@mail.ru

734042, Республика Таджикистан, г. Душанбе, пр. акад. Раджабовых, 10а, Таджикский технический университет им. акад. М.С. Осими, кандидат технических наук, доцент. E-mail: n.ganieva77@mail.ru

В режиме охлаждения исследована температурная зависимость теплоемкости, коэффициента теплоотдачи и термодинамические функции (энтальпия, энтропия и энергия Гиббса) сплава АМг2, легированного иттрием. Измерение теплоемкости сплавов проводилось на установке, в основу работы которой положен метод С-калориметра с тепломером и адиабатической оболочкой. Принцип измерения теплоемкости заключается в том, что тепловой поток, проходящий через среднее сечение тепломера, идет на разогрев испытуемого образца и ампулы. Величина теплового потока, проходящего через тепломер, оценивается по перепаду температуры на тепломере и тепловой проводимости тепломера, определенной из независимых граду-ировочных экспериментов с медным образцом. Температурный диапазон от 298,15 до 800 К. Показано, что добавки иттрия до 0,5 масс.% увеличивает коэффициент теплоотдачи исходного сплава, теплоемкость сплавов при этом незначительно уменьшается. Однако показано, что с ростом температуры коэффициент теплоотдачи и теплоемкость легированных сплавов растут.

С использованием экспериментально полученных результатов изучения теплоемкости сплавов и их температурных зависимостей рассчитано изменение энтальпии, энтропии и энергии Гиббса в интервале 300.. .800 К. Установлено, что добавки иттрия в сплав АМг2 практически не влияют на изменение значения энтальпии и энтропии сплавов, которые с ростом температуры растут. Легирующий компонент также не влияет на изменение значения энергии Гибб-са сплава АМг2, которое с ростом температуры уменьшается.

Ключевые слова: сплав АМг2, магний, иттрий, температурная зависимость, теплоемкость, измерения теплоемкости, коэффициент теплоотдачи, термодинамические функции, энтальпия, энтропия, энергия Гиббса

DOI: 10.17212/1814-1196-2017-2-177-187

Статья получена 09 января 2017 г.

ВВЕДЕНИЕ

Сплавы системы Al-Mg характеризуются сочетанием удовлетворительной прочности, хорошей пластичности, свариваемости и коррозионной стойкости. В сплавах этой системы, содержащих до 6 масс. % Mg, образуется эвтектика соединения AlзMg2 с твердым растворjм на основе алюминия. При температуре эвтектики (450 °С) в алюминии растворяется 17,4 масс. % Mg. При понижении температуры растворимость уменьшается [1].

Наиболее широкое распространение в промышленности получили сплавы с содержанием магния от 1 до 5 масс.%. Сплавы с содержанием магния до 3 масс. % структурно стабильны при комнатной и повышенной температуре. Увеличение содержания магния свыше 6 % приводит к ухудшению коррозионной стойкости сплавов. Некоторые сведения о теплофизических свойствах металлического алюминия, магния и редкоземельных металлов, а также двойных алюминиево-магниевых сплавов приведены в работах [2, 3].

Однако в общедоступной научной литературе имеются только численные сведения о температурной зависимости теплоемкости сплавов алюминия с РЗМ. С другой стороны, имеющиеся работы относятся к чистым металлам и основаны на данных, полученных в режиме «нагрева». В связи с этим является актуальным изучение влияния иттрия на термодинамические свойства сплава АМг2.

1. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Монотонное изменение температуры объекта в режиме «нагрева» крайне сложно из-за наличия целой цепочки внешних факторов (напряжение в сети питания печи, теплопроводность окружающей среды и пр.), т. е. из-за многофакторности эксперимента. Наиболее удобным и простым с этой точки зрения является режим охлаждения образца.

В данной работе измерение теплоемкости сплавов проводилось на установке, в основу работы которой положен метод С-калориметра с тепломером и адиабатической оболочкой. Методика измерения теплоемкости и схема установки описаны в работах [3-5, 7].

Принцип измерения теплоемкости заключается в том, что тепловой поток, проходящий через среднее сечение тепломера, идет на разогрев испытуемого образца и ампулы. Величина теплового потока, проходящего через тепломер, оценивается по перепаду температуры на тепломере и тепловой проводимости тепломера, определенной из независимых градировочных экспериментов с медным образцом. Температурные знчения - до 800 К.

Для измерения удельной теплоемкости металлов использован закон охлаждения Ньютона. Всякое тело, имеющее температуру выше окружающей среды, будет охлаждаться, причем скорость охлаждения зависит от величины теплоемкости тела и коэффициента теплоотдачи [8-12].

Если взять два металлических стержня определенной формы, то при сравнении кривых охлаждения (температуры как функции времени) этих образцов, один из которых служит эталоном (его теплоемкость и скорость охлаждения должны быть известны), можно определить теплоемкость другого, определив скорость его охлаждения.

Количество теплоты 50, теряемое предварительно нагретым телом массы т при его охлаждении на dT градус, будет

50 = С0^Т, (1)

где Ср - стандартная удельная теплоемкость вещества.

Потеря энергии происходит через поверхность тела. Следовательно, можно считать, что количество теплоты 50,, теряемое через поверхность тела за время dт, будет пропорционально времени, площади поверхности £ и разности температур тела Т и окружающей среды Тр :

50, =-а(Т -Т0^ т. (2)

Размерность коэффициента теплоотдачи а при перепаде температуры на 1 К - [Вт/(м2К)]. В реальности он не всегда постоянен и может зависеть от разности температур, делая закон приблизительным. Если рассматривать тепловой поток как вектор, то он направлен перпендикулярно площадке поверхности, через которую протекает а - количество теплоты, отдаваемое с 1 м2 поверхности за единицу времени при единичном температурном напоре. Тепловой поток зависит от вида теплоносителя и его температуры, температуры напора, вида конвекции и режима течения, состояния поверхности и направления обтекания, геометрии тела. Поэтому а - функция процесса теплоотдачи - величина расчетная, а не табличная, и определяется экспериментально.

Если тело выделяет теплоту так, что температура всех его точек изменяется одинаково, то будет справедливо равенство

50 = 50,,

вставив значения 50 и 50,, получим

С0ртсТТ = -а(Т - Т0)Sdт . (3)

Выражение (3) можно представить в виде

С(рт~~Т~ = -а(Т-Т0)£ . (4)

Полагая, что С<р, а , Т и Т) в малом интервале температур не зависят

от координат точек поверхности образца, нагретых до одной температуры и одинаковой температуры окружающей среды, напишем соотношение (4) для двух образцов:

С°р1т1£1а1 ^^ = С°р2т2¿2а2 ^^Г] . (5)

При использовании этой формулы для двух образцов (эталона и любого другого), имеющих одинаковые размеры ^ = ^ и состояния поверхностей, предполагают равными их коэффициенты теплоотдачи ^ =а,2 :

Следовательно, зная массы образцов 1П1 и т, скорости охлаждения эталона (йТ / йт)1 и образцов (йТ / й 1)2, удельную теплоемкость Ср эталона, можно вычислить теплоемкость другого вещества Ср2 :

В рамках данной работы исследовано влияние иттрия на теплофизиче-ские свойства и термодинамические функции сплава АМг2. Для получения сплавов были использованы алюминий марки А7 и промышленная лигатура на основе алюминия, содержащая 4,0 масс. % иттрия. Содержание иттрия в сплаве АМг2 составляло: 0,01; 0,03; 0,1; 0,2 и 0,5 масс. %. Легирование сплава АМг2 лигатурой осуществляли в открытых шахтных печах типа СШОЛ.

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Температурную зависимость теплоемкости, сплава АМг2 с иттрием изучали в режиме охлаждения в интервале температур 300.800 К.

Экспериментально полученные зависимости температуры охлаждения образцов сплава АМг2, легированного иттрием, от времени описываются уравнением

Т = ае-Ьт + ре-кт, (8)

где а , Ь , р и к - постоянные для данного образца; т - время охлаждения.

Дифференцируя уравнение (8) по т, получаем уравнение для скорости охлаждения образцов

— = -аЬехр (-Ьт) - ркехр(-кт) й т

(9)

-0,6 --0,8 --1,0 --1,2 -1,4 --1,6

с1Т / К, К

АМг2

АМг2-0.01У

АМг2-0.03У

АМг2-0.1У

АМг2-0.2У

АМг2-0.5У

ТК К

Рис. 1. Температурная зависимость скорости охлаждения образцов сплава АМг2 с иттрием

По уравнению (9) были вычислены скорости охлаждения образцов сплава АМг2 с иттрием. Значения коэффициентов а , Ь , р, к , аЬ , рк в уравнении (9) для исследованных сплавов приведены в табл. 1.

Для расчета удельной теплоемкости исследованных сплавов по уравнению (7) был использован коэффициент теплоотдачи а сплава марки АМг2, который вычислялся по правилу аддитивности, исходя из данных для алюминия и магния.

Таблица 1

Значения коэффициентов а, Ь, р, к, аЬ, рк в уравнении (2) для сплава АМг2

с иттрием

Содержание У в сплаве АМг2, масс. %. а, К Ь, 10-3 с-1 р, К к, 10-и с-1 аЬ, Кс-1 рк, К-с-1

0,0 460,97 3,19 353,50 8,99-10-5 1,47 0,03

0,01 441,18 3,28 341,06 9,77-10-5 1,44 0,02

0,03 443,31 3,11 340,42 9,03 10-5 1,70 0,03

00,1 494,91 3,85 395,05 1,1610-4 1,90 0,04

0,2 431,55 3,28 349,85 1,06 10-4 1,41 0,03

0,5 442,84 3,09 340,56 9,07 10-5 1,36 0,03

Температурная зависимость коэффициента теплоотдачи сплава АМг2 описывается уравнением

|а(Г)| = -7,3613 + 0,0132Г + 5,6799 • 10-5Г2 -5,1329 • 10-8Г3 . (10)

По имеющимся в литературе данным по теплоемкости алюминия, магния и сплава АМг2 [5] и экспериментально полученным значениям скорости охлаждения вычислили температурную зависимость коэффициента теплоотдачи сплава АМг2 по уравнению (10).

На рис. 2. представлена температурная зависимость коэффициента теплоотдачи сплава АМг2 с иттрием, для которой характерен рост значения ко-

эффициента теплоотдачи от температуры, в частности для сплавов, содержащих 0,1.0,5 масс. % иттрия.

а, Вт/(м2 • К)

16 -14 -12 10 -8 -6 -4 -2 -0

АМг2

АМг2-0.01 У АМг2-0.03 У АМг2-0.1 У

--АМг2-0.2 У

АМг2-0.5 У

Т, К

Рис. 2. Температурная зависимость коэффициента теплоотдачи сплава АМг2 с иттрием

С помощью программы SigmaPlot, обрабатывая имеющиеся литературные и экспериментальные данные по теплоемкости сплава АМг2 и иттрия [6], получили следующие уравнения температурной зависимости удельной теплоемкости для сплава АМг2 и иттрия (в скобках указаны соответствующие коэффициенты регрессии):

СрАМг2 = 414,8201 + 0,9585Т + 9,5925 •Ю"4Т2 -1,304•Ю"6Т3, (Я = 0,9997)

СрУ = 281,6429 + 0,0384Т + 6,1905-10-5Т2 -5,879-10-8Т3 (Я = 0,9997) (11) и сплава АМг2 с иттрием, масс. % У :

0,01 %У Ср = 414,8068 + 0,9584Т + 9,5916 • 10-4Т2 -1,3039 • 10-6Т3, 0,03%У Ср = 414,7801 + 0,9582Т + 9,5898• 10-4Т2 -1,3036•Ю-6Т3, 0,1%У Ср = 414,6869 + 0,9576Т + 9,5835•Ю-4Т2 -1,3027•Ю-6Т3, (12)

0,2 %У Ср = 414,55371 + 0,9567Т + 9,5746 • 10-4Т2 -1,3014 -10"°Т3

л-6гт3

0,5 %У Ср = 414,1542 + 0,9539Т + 9,5476• 10"4Т2 -1,2976•10"°Т^.

-6^3

Значения удельной теплоемкости сплава АМг2 с иттрием для различных температур представлены в табл. 2. Видно, что с ростом температуры теплоемкость сплавов растет, а с увлечением содержания иттрия в сплаве АМг2 -уменьшается. Данная закономерность имеет место для всех сплавов независимо от содержания легирующего компонента в сплаве АМг2.

300

400

600

700

800

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Таблица 2

Температурная зависимость удельной теплоемкости (Дж/кг^К) сплава АМг2

с иттрием

Т, К Содержание иттрия в сплаве АМг2, масс.%

0,0 0,01 0,03 0,1 0,2 0,5

300 753,49 753,43 753,35 753,05 753,08 751,22

400 868,24 868,15 868,07 867,69 867,78 865,43

500 970,88 970,75 970,68 970,24 970,39 967,59

600 1053,58 1053,40 1053,36 1052,87 1053,12 1049,93

700 1108,53 1108,27 1108,29 1107,77 1108,14 1104,64

800 1127,89 1127,54 1127,64 1127,13 1127,65 1123,95

Экспериментальное измерение теплоемкости для разных интервалов температур является основным методом определения термодинамических свойств веществ. Для расчета температурной зависимости энтальпии, энтропии и энергии Гиббса использовали интегралы от удельной теплоемкости по нижеприведенным уравнениям:

т

Н0(т) - Н0(т0) = Н0 (298,15) + | С0р (Т)ёТ ;

298,15

С 0

Лт) - S0(To) = {2Т98Д5-Г^т, (13)

[С0 (т) - О0 (298,15)] = [Н0 (т) - Н0(298,15)] - Т[£0 (т) - 50 (298,15)].

Рассчитанные значения энтальпии и энтропии сплава АМг2 с иттрием в зависимости от состава и температуры представлены в табл. 3 и 4, а температурная зависимость энергии Гиббса - на рис. 3.

Таблица 3

Температурная зависимость энтальпии (кДж/кг^К) сплава АМг2 с иттрием

Т, К Содержание иттрия в сплаве АМг2, масс.%

0,0 0,01 0,03 0,1 0,2 0,5

300 1,2035 1,2034 1,2033 1,2028 1,2022 1,2001

400 70,1073 70,1030 70,0941 70,06724 70,0270 69,9037

500 147,2464 147,2373 147,2176 147,1589 147,0709 146,8015

600 234,2233 234,2083 234,1755 234,0784 233,9328 233,4876

700 333,4225 333,4008 333,3516 333,2080 332,9924 332,3346

800 448,0113 447,9816 447,9121 447,7116 447,4102 446,4935

Таблица 4

Температурная зависимость энтропии (кДж/кг-К) сплава АМг2 с иттрием

Т, К Содержание иттрия в сплаве АМг2, масс.%

0,0 0,01 0,03 0,1 0,2 0,5

300 0,0040 0,0040 0,0040 0,0040 0,0060 0,0051

400 0,2017 0,2017 0,2016 0,2016 0,2034 0,2022

500 0,3734 0,3734 0,3733 0,3732 0,3750 0,3735

600 0,5317 0,5317 0,5316 0,5314 0,5331 0,5312

700 0,6844 0,6843 0,6842 0,6839 0,6855 0,6833

800 0,8371 0,8371 0,8369 0,8366 0,8380 0,8355

Рис. 3. Температурная зависимость энергии Гиббса для сплава АМг2 с иттрием

Как видно, независимо от содержания иттрия, с ростом температуры значения энтальпии увеличиваются, а энергия Гиббса уменьшается, особенно для сплавов, содержащих более 0,1 масс. % иттрия. Энтропия сплавов с ростом содержания иттрия уменьшается, а с температурой растет.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В режиме охлаждения исследована температурная зависимость теплоемкости и коэффициента теплоотдачи сплава АМг2, легированного иттрием. Показано, что с ростом температуры теплоемкость и коэффициент теплоотдачи сплавов растут. С увеличением концентрации иттрия в сплаве АМг2 теплоемкость сплавов незначительно уменьшается, а коэффициент теплоотдачи растет.

Рассчитанная по величинам теплоемкости энтальпия сплава АМг2 с иттрием показывает ее рост с температурой и незначительным уменьшением от содержания легирующего компонента. Энтропия сплавов с ростом температуры растет, а с увеличением концентрации легирующего компонента (иттрия) - уменьшается. Значения энергии Гиббса для сплава АМг2 с иттрием с ростом его содержания и температуры уменьшаются.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Диаграммы состояния двойных металлических систем. В 3 т. Т. 1: справочник / под. общ. ред. Н.П. Лякишева. - М.: Машиностроение, 1996. - 992 с.

2. Белецкий В.М., Кривое Г.А. Алюминиевые сплавы: (состав, свойства, технология, применение): справочник / под общ. ред. И.Н. Фридляндера. - Киев: КОМИНТЕХ, 2005. - 365 с.

3. Муллоева Н.М., Ганиев И.Н., Махмадуллоев Х.А. Теплофизические и термодинамические свойства сплавов свинца с щелочноземельными металлами. - Германия: LAP Lambert Academic Publishing, 2013. - 152 с.

4. Влияние скандия на физико-химические свойства сплава АМг4 / С.Ж. Иброхимов, Б.Б. Эшов, И.Н. Ганиев, Н.Ф. Иброхимов // Известия Самарского научного центра Российский Академии наук. - 2014. - Т. 16, № 4. - С. 256-260.

5. Температурная зависимость теплоемкости и термодинамических функций сплавов системы Pb-Ca / И.Н. Ганиев, Н.М. Муллоева, З. Низомов, Ф.У. Обидов, Н.Ф. Иброхимов // Теплофизика высоких температур. - 2014. - Т. 52, № 1. - С. 147-150.

6. Зиновьев В.Е. Теплофизические свойства металлов при высоких температурах: справочник. - М.: Металлургия, 1989. - 384 с.

7. Измерение удельной теплоемкости твердых тел методом охлаждения / З. Низомов, Б.Н. Гулов, Р.Х. Саидов, З. Авезов // Вестник Таджикского национального университета. -2010. - № 3 (59). - С. 136-141.

8. Гулов Б.Н., Саидов Р.Х., Низомов З. Исследование температурной зависимости термодинамических свойств сплава AK1+2%Cu // Вестник Таджикского технического университета. - 2012. - № 1 (17). - С. 14-18.

9. Влияние церия на теплофизические свойства сплава AMr2 / Н.Ф. Иброхимов, И.Н. Ганиев, З. Низомов, Н.И. Ганиева, С.Ж. Иброхимов // Физика металлов и металловедение. - 2016. - Т. 117, № 1. - С. 53-58.

10. Золоторевский В.С., БеловН.А. Металловедение литейных алюминиевых сплавов. -М.: МИСиС, 2005. - 376 с.

11. Теплоемкость особо чистого алюминия в зависимости от температуры / Х. Мад-жидов, Б. Аминов, М. Сафаров, А. Вахобов, Ф.У. Обидов // Доклады Академии наук Таджикской ССР. - 1990. - Т. 33, № 6. - С. 380-383.

12. Температурная зависимость теплоемкости сплава АК1М2, легированного редкоземельными металлами / З. Низомов, Б.Н. Гулов, И.Н. Ганиев, Р.Х. Саидов, А.Э. Бердиев // Доклады Академии наук Республики Таджикистан. - 2011. - Т. 54, № 11. - С. 917-921.

Иброхимов Насимжон Файзуллоевич, аспирант кафедры материаловедения Таджикского технического университета. Основное направление научных исследований -теплофизические и механические свойства алюминиевых сплавов. Имеет 30 публикаций. E-mail: nasimqon@mail.ru

Ганиев Изатулло Наврузович, доктор химических наук, профессор, академик АН Республики Таджикистан, заведующий лабораторией Института химии им. В.И. Никитина АН Республики Таджикистан. Основное направление научных исследований -свойства алюминиевых сплавов. Имеет более 400 публикаций. E-mail: ganiev48@mail.ru

Ганиева Наргис Изатуллоевна, кандидат технических наук, заведующий кафедрой материаловедения Таджикского технического университета им. акад. М.С. Осими. Основное направление научных исследований - теплофизические и механические свойства сплавов алюминия. Имеет более 100 публикаций. E-mail: n.ganieva77@mail.ru

Yttrium effects on thermophysical properties of AMg2 alloys

N.FIBROKHIMOV, I.N GANIEV2, N.I. GANIEVA3

1 10a Acad. Rajabovs Prospekt, Dushanbe, RT, 734042, Tajik Technical University named after. Academician M.S. Osimi, graduate student. E-mail: nasimqon@mail.ru

2 Dushanbe, RT, 734042, , Nikitin Institute of Chemistry, Academy of Sciences of the Republic of Tajikistan, laboratory head; Academician of the Academy of Sciences of the Republic of Tajikistan, D. Sc. (Chem.), prof. E-mail: ganiev48@mail.ru

3 10a Acad. Rajabovs Prospekt, Dushanbe, RT, 734042, Tajik Technical University named after. Academician M.S. Osimi, Ph.D., associate professor. E-mail: n.ganieva77@mail.ru

The temperature dependence of heat capacity, the heat transfer coefficient, and the thermodynamic functions (enthalpy, entropy and the Gibbs energy) of the AMg2 alloy doped with yttrium were studied in the cooling mode,. Measurements of the alloy heat capacity were carried out on an installation based on the C-calorimeter method with a heat meter and an adia-batic shell. The principle of heat capacity measurement implies that a heat flow through the average cross-section of the heat meter goes to the heating of the test sample and an ampoule. The value of the heat flow passing through the heat meter is estimated from the temperature drop on the heat meter and the thermal conductivity of the heat meter determined from independent calibration experiments with a copper sample. The temperature range is from 298.15 to 800 K. It is shown that the addition of yttrium to 0.5 mass% increases the heat transfer coefficient of the initial alloy, while the heat capacity of the alloys decreases slightly. However, it is shown that with increasing temperature the heat transfer coefficient and heat capacity of doped alloys grows.

Based on the experimental results of studying the heat capacity of alloys and their temperature dependences, a change in the enthalpy, entropy, and the Gibbs energy in the range from 300 to 800 K was calculated. It has been found that the addition of yttrium to the AM2 alloy practically does not affect the change in the alloy enthalpy and entropy values which increase with increasing temperature. The alloying components also do not affect the change in the value of the Gibbs energy of the AM2 alloy which decreases with increasing temperature

Keywords: AMg2 alloys, magnesium, yttrium, temperature dependence, specific heat, heat capacity measurement, heat transfer coefficient, thermodynamic functions, enthalpy, entropy, Gibbs energy

DOI: 10.17212/1814-1196-2017-2-177-187 REFERENCES

1. Lyakishev N.P., ed. Diagrammy sostoyaniya dvoinykh metallicheskikh sistem. V 3 t. T. 1: spravochnik [Diagram condition of double metallic system. In 3 vol. Vol. 1: reference]. Moscow, Mashinostroenie Publ., 1996. 992 p.

2. Beletskii V.M., Krivov G.A. Alyuminievye splavy: (sostav, svoistva, tekhnologiya, prime-nenie): spravochnik [Aluminum alloys (composition, properties, technology, applications): reference]. Ed. by I.N. Fridlyander. Kiev, Komintex Publ., 2005. 365 p.

3. Mulloeva N.M., Ganiev I.N., Makhmadulloev Kh.A. Teplofizicheskie i termodinamicheskie svoistva splavov svintsa s shchelochnozemel'nymi metallami [A heat physical and thermodynamically properties of lead alloys with alkaline earth metals]. Germany, LAP Lambert Academic Publishing, 2013. 152 p.

4. Ibrokhimov S.Zh, Eshov B.B, Ganiev I.N, Ibrokhimov N.F. Vliyanie skandiya na fiziko-khimicheskie svoistva splava AMg4 [Effect of scandium on the physicochemical properties of the alloy AMr4]. Izvestiya Samarskogo nauchnogo tsentra Rossiiskoi akademii nauk - Proceedings of the Samara Scientific Center of the Russian Academy of Sciences, 2014, vol. 16, no. 4, pp. 256-260.

*

Received 09 January 2017.

5. Ganiev I.N., Mulloeva N.M., Nizomov Z., Obidov F.U., Ibrokhimov N.F. Temperaturnaya zavisimost' teploemkosti i termodinamicheskikh funktsii splavov sistemy Pb-Ca [Temperature dependence of the specific heat and thermodynamic functions of alloys of the Pb-Ca system]. Teplofizi-ka vysokikh temperatur - High Temperature, 2014, vol. 52, no. 1, pp. 147-150. (In Russian).

6. Zinov'ev V.E. Teplofizicheskie svoistva metallov pri vysokikh temperaturakh: spravochnik [Heat physical properties of metals on high temperature: publish guide]. Moscow, Metallurgiya Publ., 1989. 384 p.

7. Nizomov Z., Gulov B.N., Saidov R.Kh., Avezov Z. Izmerenie udel'noi teploemkosti tver-dykh tel metodom okhlazhdeniya [Measurement specific thermal capacity of firm bodies by method of cooling]. Vestnik Tadzhikskogo natsional'nogo universiteta - Bulletin of the Tajik National University,, 2010, no. 3 (59), pp. 136-141.

8. Gulov B.N., Saidov R.H., Nizomov Z. Issledovanie temperaturnoi zavisimosti termodinamicheskikh svoistv splava AK1+2%Cu [Research of temperature dependence of thermodynamic properties of an alloy AK1+2%Cu]. Vestnik Tadzhikskogo tekhnicheskogo universiteta - Herald of Tajik technical University, 2012, no. 1 (17), pp. 14-18.

9. Ibrokhimov N.F., Ganiev I.N., Nizomov Z., Ganieva N.I., Ibrokhimov S.Zh. Vliyanie tseriya na teplofizicheskie svoistva splava AMr2 [Effect of cerium on the thermophysical properties of the AMr2 alloy]. Fizika metallov i metallovedenie - The Physics of Metals and Metallography, 2016, vol. 117, no. 1, pp. 53-58. (In Russian).

10. Zolotorevskii V.S., Belov N.A. Metallovedenie liteinykh alyuminievykh splavov [Metallurgical cast aluminum alloys]. Moscow, MISiS Publ., 2005. 376 p.

11. Madzhidov Kh., Aminov B, Safarov M, Vakhobov A., Obidov F.U. Teploemkost' osobo chistogo alyuminiya v zavisimosti ot temperatury [The heat capacity of ultrapure aluminum, depending on the temperature]. DokladyAkademii nauk Tadzhikskoi SSR, 1990, vol. 33, no. 6, pp. 380-383.

12. Nizomov Z., Gulov BN, Ganiev I.N., Saidov R.Kh., Berdiev A.E. Temperaturnaya zavisimost' teploemkosti splava AK1M2, legirovannogo redkozemel'nymi metallami [Warm-up dependency of specific thermal capacity alloy ASlM2 containing rem]. Doklady Akademii nauk Respubliki Tadzhikistan - Reports of the Academy of Sciences of the Republic of Tajikistan, 2011, vol. 54, no. 11, pp. 917-921.

ISSN 1814-1196, http://journals.nstu.ru/vestnik Science Bulletin of the NSTU Vol. 67, No 2, 2017, pp. 177-187

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.