О взаимодействии алюминиево-бериллиевого сплава, легированного церием, с кислородом газовой фазы

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН ____________________________________2010, том 53, №7_________________________________

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

УДК 669.017.11

А.М.Сафаров, М.И.Халимова, Б.Б.Эшов

О ВЗАИМОДЕЙСТВИИ АЛЮМИНИЕВО-БЕРИЛЛИЕВОГО СПЛАВА, ЛЕГИРОВАННОГО ЦЕРИЕМ, С КИСЛОРОДОМ ГАЗОВОЙ ФАЗЫ

Таджикский технический университет им. акад. М.Осими

В статье с целью оптимизации состава изучено взаимодействие алюминиево-бериллиевого сплава, содержащего бериллий, легированный церием, с кислородом газовой фазы. Установлено, что алюминиево-бериллиевый сплав, легированный до 0.05 масс% церием, обладает повышенной устойчивостью к окислению.

Ключевые слова: алюминий - бериллий - церий - сплавы - кинетика окисления - энергия активации.

Алюминиево-бериллиевые сплавы, благодаря достаточной прочности, малой способности к рассеянию и почти аморфной структуре, широко применяются в электронной микроскопии. Бериллий оказывает заметное влияние на предел прочности алюминия, увеличивая его на 10-30%, делая его более стабильным, и значительно увеличивает относительное удлинение сплава при комнатной температуре (на 100% и более) [1]. Слоистые композиционные материалы из алюминиево-бериллиевых сплавов можно применять в качестве бронированных плит, а методом направленно-кристаллизующейся эвтектики можно получить волокнистый материал [2].

Благодаря совокупному действию ряда факторов, присущих бериллию, он обеспечивает снижение окисляемости алюминиевого сплава в сотни раз и является исключительно важной добавкой при разработке высокопрочных сплавов, что в значительной степени решает проблему окисляемости

[3].

В последнее время в качестве легирующих добавок широко стали применять редкоземельные металлы (РЗМ). Изучение структуры и свойств отдельных РЗМ позволило открыть у них особые свойства, необходимые для работы новейших физических приборов [4].

В данной работе с целью оптимизации состава изучено взаимодействие алюминиево-бериллиевого сплава, содержащего 1.0 масс.% бериллия, легированного церием, с кислородом газовой фазы.

Для получения сплавов были использованы алюминий марки А996 и промышленная лигатура на основе алюминия, содержащая 2.0 масс.% церия. Содержание церия в алюминиево-бериллиевом сплаве составляло 0.05, 0.05, 0.1, 0.5 масс.%.

Адрес для корреспонденции: Халимова Мавджуда Искандаровна. 734042, Республика Таджикистан, г.Душанбе, пр. акад. Раджабовых, 10, Таджикский технический университет. Е-шаП'. halimova_m@list.ru

Таблица

Кинетические и энергетические параметры процесса окисления твердого алюминиево-бериллиевого

сплава (Al+Be 1 масс.%), легированного церием

Содержание церия в сплаве Al+Be (1%), Температура окисления, К Истинная скорость окисления, Кажущаяся энергия активации,

масс.% К-10-3 , кг/м2  сек кДж/моль

0.0 823 3.89 118.58

873 4.28

0.01 823 873 3.68 4.2 123.39

0.05 823 873 3.41 3.5 133.76

0.1 823 4.42 98.1

873 4.75

0.5 823 873 4.96 5.34 84.85

Процесс окисления сплавов данной системы исследован методом, описанным в работе [5]. Окисление всех сплавов проводили при температурах 823 и 873 К. Результаты исследования представлены в таблице и на рис. 1 и 2.

20 40 60 80 f

Рис.1. Кинетические кривые окисления сплава Al-Be (1 масс.%), содержащего: а - 0.0, б - 0.01, в - 0.1 масс.% церия.

Окисление алюминиево-бериллиевых сплавов, не содержащих РЗМ, протекал в начальных стадиях линейно и к 20 мин процесс замедлялся вследствие проявления защитных свойств оксидной пленки. Рассчитанные значения скорости окисления вышеуказанного сплава по прямым от начала

координаты зависимости изменения удельного веса от времени (рис. 1а) составляли соответственно 3.89 К-10"3 и 4.28 К-10"3 при температурах 823 и 873 К и значении кажущейся энергии активации 118.58 кДж/моль (табл.).

Кривые окисления алюминиево-бериллиевого сплава, содержащего 0.01 и 0.05 масс.% церия, имели более растянутый характер, что, по-видимому, связано с защитными свойствами оксидной пленки в начальных стадиях. Это явление должно тормозить рост удельной массы, что отражено на примере кривых окисления сплава, содержащего 0.01 масс.% церия (рис. 1б). Не случайно, что эти два сплава обладали наименьшими значениями скорости окисления и соответственно наибольшими значениями кажущейся энергии активации (табл.). Как видно по значениям кинетических и энергетических параметров (табл.), дальнейшее увеличение концентрации церия приводило к росту скорости окисления как в зависимости от температуры, так и от состава сплава. Об этом свидетельствуют кривые окисления алюминиево-бериллиевого сплава, содержащего 0.1 масс.% Се (рис. 1в).

AIBe 0,01 0,05 0,1 0,5 се

масс.% Се

Рис. 2. Изохроны окисления сплавов Al - Be - Се.

Выявленные закономерности окисления сплавов системы Al-Be-Ce можно наблюдать на изо-хронах окисления (рис. 2). Независимо от времени, выдержки и температуры сплавы, содержащие от

0.01.до 0.05 масс.% церия, характеризуются максимумом значения кажущейся энергии активации.

Поступило 14.05.2010 г.

ЛИТЕРАТУРА

1. Gomes de Mesquita A.H., Buscchom K.H.J. - Acta. Crystallography., 1967, v.22, рр. 520-524.

2. Гладышевский Е.И., Крипякевич П.И. и др. - Кристаллические структуры интерметаллических соединений редкоземельных металлов. Редкоземельные элементы. - М.: Наука, 1963, с. 67-70.

3. Becle C., Lemeire R. Structures - Acta Crystallography, 1967, v. 23, рр. 840-845.

4. Buschov K.N.J. - Philips Res.Rapts, 1965, v. 20, № 3, рр. 337-348.

5. Лепинских Б.М., Киселев В.И. - Изв. АН СССР. Металлы, 1974, №5, с. 51-54.

А.М.Сафаров, М.ИДалимова, Б.Б.Эшов

ОИДИ ТАЪСИРИ ХУЛАХ,ОИ АЛЮМИНИЙ - БЕРИЛЛИЙ, КИ ИЛОВАИ СЕРИЙ ДОРАД БО ОКСИГЕНИ ФАЗАИ ГАЗЙ

Донишго^и техникии Тоцикистон ба номи акад. М.Осими

Дар макола бо максади муайян намудани таркиби оптималии хулаи алюминию бериллий, ки бо серий легиронида шудааст, таъсири он бо оксигени фазаи газй омухта шудааст. Муайян карда шудааст, ки хулаи алюминию беррилий, ки то 0.05% серий дорад хосияти баланди устуворй нисбати оксиген дорад.

Калима^ои калиди: алюминий - бериллий - серий - хулауо - кинетикаи оксидшави - энергияи фаъолкунони.

A.M.Safarov, M.I.Halimova B.B. Eshov ABOUT INTERACTION ALUMINUM- BERYLLIUM OF AN ALLOY ADDITION CERIUM, WITH OXYGEN OF A GAS PHASE

M.Osimi Tajik Technical University

In clause with the purpose of optimization of structure the interaction alum- beryllium of an alloy containing beryllium, alloy addition cerium, with oxygen of a gas phase is investigated.

Is established, that aluminum- beryllium the alloy, alloy addition till 0.05 of weights of % cerium has the raised (increased) stability to oxidation

Key words: aluminum - beryllium - cerium - alloys - kinetic of oxidation - energy of activation.