Система Al-Ba-Be в области, богатой алюминием

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН ______________________________________2007, том 50, №2_________________________________

ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

УДК 669.7.018:546.893

Член-корреспондент АН Республики Таджикистан И.Н.Ганиев, Х.М.Назаров, Б.Б.Абдурахимов СИСТЕМА А1-Ба-Бе В ОБЛАСТИ, БОГАТОЙ АЛЮМИНИЕМ

Тройная система А1-Ва-Ве ограничивается двойными системами А1-Ва, А1-Ве и Ве-Ва. Диаграмму состояния системы А1-Ва ранее исследовали В.Н.Вигдорович с соавторами [1]. Они указывают на образование в системе следующих интерметаллических соединений: ВаА14, ВаА12 и ВаА1. Соединение ВаА14 плавится конгруэнтно при 1097°С, а ВаА12 и ВаА1 образуются по перитектическим реакциям при 745 и 718°С соответственно. Эвтектическое превращение Ж^А1+ВаА14 протекает при 651°С и 0.4 ат.% Ва.

Диаграмма состояния системы А1-Ве является эвтектической. Эвтектическая точка соответствует 644°С и 2.4 ат.% Ве. Растворимость бериллия в твердом алюминии при эвтектической температуре составляет примерно 0.06-0.10 мас.%, снижаясь до 0.02 мас.% при 627°С и до менее чем 0.01 мас.% при 527°С [2]. Согласно прогнозу [3], в системе Ве-Ва должно иметь место образование эвтектики и двух химических соединений. Однако полная диаграмма состояния ещё не изучена.

Фазовое равновесие в системе А1-Ва-Ве изучена в работе [4]. Установлено существование 5 полей однофазных, 7 полей двойных и 4 поля трехфазных равновесий. Алюминиевый твердый раствор находится в двухфазном равновесии с интериталлидом ВаА14 и твердым раствором на основе бериллия. Твердый раствор бериллия также находится в двухфазном равновесии с интерметаллидами ВаА14 и ВаА12. Соединение ВаА12 образует двухфазное равновесие с двойным интерметаллидом Ве13Ва. В исследованной области системы образование тройных соединений не обнаружено.

Для исследования и построения диаграммы состояния системы А1-Ве-Ва были получены сплавы весом 10 г в вакуумной электропечи сопротивления типа СНВ в атмосфере чистого гелия. Исходными материалами служили алюминий марки А995, барий БМ1 и бериллий марки БеМ1. Состав полученных сплавов контролировался взвешиванием шихты и сопоставлением веса шихты с весом сплава. Исследования проводились методами рентгенофазового, микроструктурного и термического анализов.

Политермические разрезы. Исследованию подвергались сплавы, расположенные на всех двухфазных разрезах алюминиевого угла системы А1-Ва-Ве.

Разрез БаА12-Бе (рис.1а) относится к частично квазибинарным системам. В системе со стороны бериллия протекает метатектическая реакция при 1240°С, так как бериллию присуще полиморфное превращение а-Ве^Р-Ве. Кристаллизация сплавов данного разреза заканчивается при температуре 700°С. В твердом состоянии сплавы разреза двухфазны.

Разрез BaAl4-Be (рис.1б) относится к эвтектическим системам с метатектическим равновесием. Метатектическое равновесие при 1220°С записывают как P-Be^- 2.4+a-Be. При 910°С протекает также эвтектическое превращение Ж^ BaAl4-x-Be и точка эвтектики содержит 49.3 ат.% Ве.

Поверхность ликвидуса системы Al-Be-Be13Ba-BaAl2 (рис.2). В результате исследования полиметрических разрезов BaAl2- Be13 Ba, BaAl2- Be и BaAl4- Be была проведена сингулярная триангуляция алюминиевого угла системы Al-Ве-Ba, позволившая представить тройную систему Al-Be -Ba как совокупность следующих вторичных тройных систем: Al-BаAl4 - Bе, Bа Al4- Bе- BаAl2, BаAl2- Bе- Bе13Bа, описания которых проводятся ниже.

Вторичная система А1-БаА14-Бе с нонвариантным эвтектическим равновесием ограничена тремя двойными системами эвтектического типа Al-Be, Бе-БаAl4 и Al-БаAl4. Она охватывает три поля первичной кристаллизации фаз: Bе-е3Е1е1, Al- е1Е1е1, BаAl4 -е1Е1е3. По линиям е3Е1, е2Е1, е1Е1 протекают моновариантные реакции Ж^ BаAl4+ Bе, Ж^ BаAl4+Al, Ж^Al+ Bе. В точке Е1 при температуре 630°С имеет место эвтектическое равновесие Ж^ BаAl4+ Bе+Al при составе 90.0 ат.% Al; 2.0 ат.% Bа; 8.0 ат.% Bе.

Вторичные системы BаA14-BаAl2 -Bе и BаAl2- Bе-Bе13Bа находятся внутри четырехугольника BаAl4-BаAl2 -Bе13Bа-Bе. В системе располагается одна точка трехфазной эвтектической кристаллизации е3, и она соединена линией моновариантного равновесия е3Р2, которое делит систему на две части. В нонвариантной точке Р1 протекает следующее четырехфазное равновесие Ж+ Бе13Ба^ BаAl2+Bе при температуре 700°С.

В целом, на проекции поверхности ликвидуса системы Al -Бе- Bе13Bа- BаAl2 установлено существование трех полей первичной кристаллизации двойных интерметаллидов и исходных компонентов. В системе обнаружено три трехфазные точки е1, е2, е3, по одной нонвариантной четырехфазной эвтектической (Е1) и перитектической (Р1) точки. Большую часть плоскости концентрационного треугольника занимают поля кристаллизации Bе-е1Е1е3 Р2 р1 и БаAl4- е2Е1е3 Р2

Институт химии им. В.И.Никитина Поступило 12.02.2007 г.

АН Республики Таджикистан

ЛИТЕРАТУРА

1. Вигдорович В.Н., Плотников Ю.В., Вахобов А.В. - ДАН ТаджССР, 1970, т.13, №10, с.35-38.

2. Мондольфо Л.Ф. Структура и свойства алюминиевых сплавов - М.: Металлургия, 1979, 640 с.

3. Massalski T.B. Ohilo ASM, Metals Park, 1986, 2284 с.

4. Ганиев И.Н., Назаров Х.М., Каримов Н.К., Мухитдинов Х.М. - ДАН РТ, 1998, т.41, № 1-2, с. 45-47.

И.Н.Ганиев, Х.М.Назаров, Б.Б.Абдурахимов ЦИСМИ АЛЮМИНИИ СИСТЕМАИ Al-Ba-Be

Бурришх,ои политермикй ва сояи ликвидуси системаи Al-Ba-Be омухта шудааст.

I.N.Ganiev, Kh.M.Nazarov, B.B.Abdurahimov Al-Ba-Be SYSTEM

Polithermical scane and licvidus proektion of the Al-Ba-Be.