Политермические разрезы и проекция ликвидуса системы Al-Li Al2Pr

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН

2006, том 49, №7

ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

УДК 669.546.34.640

Член-корреспондент АН Республики Таджикистан И.Н.Ганиев,

Н.И.Ганиева, А.Д.Шамсиддинов ПОЛИТЕРМИЧЕСКИЕ РАЗРЕЗЫ И ПРОЕКЦИЯ ЛИКВИДУСА СИСТЕМЫ

А1-Ы - А12Рг

Исследование системы Л1-Ы-Рг является частью систематического изучения взаимодействия алюминия с литием и редкоземельными металлами [1,2]. В работе [1] сообщалось о результатах исследования фазового равновесия системе Л1-Ы-Рг.

Тройные сплавы для исследования (массой 10 г) выплавляли в вакуумной печи сопротивления типа СНВЭ-1.3.1/16 ИЗ под избыточным давлением (0.5 МПа) в среде инертного газа (гелия) из алюминия марки А995, лития марки ЛЭ-1, празеодима-ПрМ1. Сплавление шихты проводили в молибденовых (сплавы, богатые литием) и графитовых (сплавы, богатые алюминием) тиглях, так как по отношению к корунду литий проявил чрезвычайную активность. Состав полученных сплавов выборочно контролировался взвешиванием образцов до и после сплавления. В дальнейшем исследовали сплавы, разность масс которых до и после сплавления не превышала 3 отн.%. Полученные таким образом сплавы подвергали термической обработке - гомогенизирующему отжигу в запаянных кварцевых ампулах при 423 К в течение 720 ч с последующей закалкой в холодной воде. Сплавы, богатые литием, хранили под слоем обезвоженного вакуумного масла ВМ-1.

Дифференциально-термический анализ (ДТА) сплавов проводили на установке марки ВДТА-8М (модернизированный вариант установки ВДТА конструкции Института металлофизики АН Республики Украина) с использованием графитовых и молибденовых тиглей в среде гелия марки ВЧ под давлением 0.5 МПа.

Рентгенофазовый анализ сплавов проводился методом порошка. Порошок сплава для рентгенофазовых исследований готовили в агатовой ступке под вакуумным маслом ВМ-1. Порошок на поверхность каретки (подставки от ДРОН-1.5) насыпали так, чтобы он тонким равномерным слоем покрыл среднюю её часть (рабочую поверхность). После чего каретку с образцом вставляли в аппарат и снимали дифрактограмму от 10 до 90 градусов по показанию счетчика аппарата. При подготовке порошков в агатовой ступке после каждого образца для удаления пыли и жира по несколько раз промывали ступку ацетоном, потом спиртом.

Из-за высокой химической активности лития и церия получить хорошие микроструктуры сплавов металлографическим методом не удалось. Поэтому основной упор нами был сделан на рентгенофазовый и дифференциально-термический методы анализов.

Результаты эксперимента и их обсуждение

Политермические разрезы системы Аі-Ьі-Рг. По результатам рентгенофазового и дифференциально-термического анализов в системе Аі-Ьі-Аі2Рг установлены следующие двухфазные равновесия: Аі4Рг- АіЬі, Аі2Рг- АіЬі, Аі2Рг- Аі2Ьі3 и Аі2Рг- Аі4Ьі9.

т°,с

АІ:Рг 20 <10 50 80 и АЦРг 20 40 60 80 АШ лу>, 20 40 60 80 А1І.І

Рис.1. Некоторые политермические разрезы системы А1-Ы-А12Рг:

А12Рг-Ы (а); А14Рг-А1Ы (б); А12Рг-АЮ (в).

Разрез А12Рг-Ы (рис.1а) является квазибинарной системой перитектического типа. Пе-ритектическое превращение Ж+ а - А12Рг - Ы протекает при 933 К и 96 ат.% лития.

Разрез А14Рг-А1Ы (рис. 1б) пересекает поле кристаллизации А12Рг и А1Ы. На термограммах большинство сплавов данного разреза обнаружено по три эффекта. Первый термический эффект на кривых кристаллизации сплавов, содержащих до 90.8 мол.% А1Ы, относится к первичной кристаллизации А12Рг. Второй термический эффект в сплавах, содержащих до 48.1 мол.% А1Ы, относится к кристаллизации интерметаллида А14Рг по реакции Ь+ А12Рг ^ А14Рг и в сплавах, содержащих более 48.1 мол.% А1Ы, к кристаллизации эвтектики А12Рг + А1Ы. Окончательная кристаллизация всех сплавов данного разреза происходит при температуре 813 К по перитектической реакции Ь + А12Рг ^ А14Рг + А1Ы.

Разрез А12Рг-А1Ы (рис. 1в) также является квазибинарным сечением тройной системы А1Ьь А12Рг. Эвтектическое равновесие Ж ^ А12Рг + А1Ы сдвинуто в сторону легкоплавкого компонента А1Ы. Содержание последнего в двойной эвтектике составляет 97 мол.%. Эвтектическое превращение протекает при 893 К.

Проекция поверхности ликвидуса системы Л1-Ьі-Л12Рг. С помощью вышеописанных квазибинарных разрезов Аі2Рг- АіЬі и Аі2Рг-Ьі система Аі-Ьі-Аі2Рг была триангулирована на две самостоятельные вторичные тройные системы Аі-АіЬі-Аі2Рг и Аі2Рг-АіЬі-Ьі. Схема триангуляции система Аі-Ьі-Аі2Рг показана на рис. 2 пунктиром.

Рис.2. Проекция поверхности ликвидуса системы А1-Ы-А12Рг

Для построения проекции поверхности ликвидуса системы, помимо указанных выше разрезов, были получены серии сплавов, расположенных параллельного сторонам вторичных систем. Построение этих политермических сечений позволило определить направление линий моновариантных равновесий по методу Д.А. Петрова [3].

Вторичная система Л1-Л12Рг- Л1Ы характеризуется наличием двух четырёхфазных равновесий в точках Р1 и Еь Эвтектическому превращению Ж^А1+ А14Рг+ А1Ы в точке Е1 при 793 К предшествует перитектическое превращение Ж+А12Рг^А14Рг+А1Ы при 813 К.

Во вторичной системе Л1Ы-Л12Рг-Ы имеются три четырёхфазные перитектические точки Р2, Рз и Р4. В сплавах системы наблюдаются превращения Ж+А12Рг^А1Ы+ А12Ыз (Р2, 653 К), Ж+А^Рг^АШз+АЦ^, (Рз, 543 К) и Ж+АЬРг~ А14П9+ Ь (Р4, 453 К). Полная кристаллизация сплавов системы А1-Ы-А12Рг завершается в эвтектической точке е4 при 450 К.

На рис. 2 представлена проекция поверхности ликвидуса системы А1-Ы-А12Рг, которая получена суммированием поверхностей ликвидуса вторичных систем и состоит из 7 полей первичной кристаллизации: алюминиевого твёрдого раствора, А14Рг, А12Рг, А1Ы, А12Ыз и твердого раствора на основе лития.

В системе также установлено существование пяти трёхфазных (е1-е5), одного четырёхфазного (Е1) и по четыре трёхфазных (р1-р4) и четырехфазных (р1-р4) перитектических превращений, координаты которых сведены в таблице.

Таблица

Характеристики нонвариантных равновесий в сплавах системы А1-Ь1-А12Се

Нонвариантные точки (рис.2) Равновесие Концентрация компонентов, ат.% Температура равновесия, К

Аі Ь1 Рг

е1 Ж~А1+А14Се 96,0 - 4,0 91з

Є2 Ж~А1+А^і 74,0 26,0 - 869

Єз Ж~А12Се + АіЬі 49,5 48,5 2,0 84з

Є4 Ж^АІ4Ьі9+Ьі 2,0 98,0 - 450

Є5 Ж~Се +в-Ь1 - 89.91 10.09 з8з

Р1 Ж+А12Се~А14Се 79,0 - 21,0 1508

Р2 Ж+AlLi ~ АЬЬіз 2з,0 77,0 - 79з

Рз Ж+АІ2Ьіз А14Ьі9 10,0 90,0 - 60з

Р4 Ж+АІ2Сє ~ Li 1,1 97,0 1,9 87з

Е1 Ж ~ Al+AlLi+Al4Ce 50,5 47,0 2,5 75з

Р1 Ж +Аі2Се ~ А14Се + АіЬІ 75,7 20,9 з,4 808

Р2 Ж + Аі2Се ~ А^і + А12Ь1з 57,6 з8,4 4,0 61з

Рз Аі2Се А12Ьіз+АІ4Ьі9 12,2 85,5 2,з 505

Р4 Ж + Аі2Се^А14ЬІ9++Ь1 7,з 90,0 2,7 465

Выводы

С использованием методов рентгенофазового, дифференциального-термического и металлографического анализов построены псевдодвойные политермические разрезы и проекция поверхности ликвидуса диаграммы состояния Аі-Ьі- Рг в области Аі-Ьі-Аі2Рг. Выполнена сингулярная триангуляция системы.

Институт химии им. В.И.Никитина Поступило 10.08.2006 г.

АН Республики Таджикистан

ЛИТЕРАТУРА

1. Шамсиддинов А.Д., Ганиев И.Н., Кинжибало В.В - Известия вузов. Цветная металлургия, 1992, №1-2, с. 126-128.

2. Ганиев И.Н., Назаров Х.М., Бадалов М.Д. - Известия РАН. Металлы, 1998, №6, с. 109-112.

3. Петров Д.А. Двойные и тройные системы.- М.: Металлургия, 1986-256.

И.Н.Еаниев, Н.И.Еаниева, А.Ч,.Шамсиддинов БУРРИШ^ОИ ПОЛИТЕРМИКЙ ВА СОЯИ ЛИКВИДУСИ СИСТЕМАИ Al-Li-AliPr

Бо усули тахлили дифференциалй - термикй баъзе бурришхои политермикии системаи Al-Li-Al2 Pr омухта шуда, бо истифода аз онхо сояи ликвидус ва диаграммаи холати система сохта шудааст.

I.N.Ganiev, I.N.Ganieva, A.J.Shamsiddinov

POLYTHERMAL SEKTION AND LIGVIDUS TIOM OF THE SYSTEM Al-Li-Al2Pr

We have created ligvidus surface projection and equilibrium diagram of the system Al-Li-Al2Pr using the method of different and thermal analysis of some polythermal sections of Al-Li-Al2Pr.