Окисление твердых сплавов системы Al-Be-Pr кислородом вохдуха

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН _____________________________________2010, том 53, №6__________________________________

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

УДК 669.017.11

А.М.Сафаров, М.И.Халимова, Т.Д.Джураев, академик АН Республики Таджикистан И.Н.Ганиев

ОКИСЛЕНИЕ ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ СИСТЕМЫ А1-Бе-Рг КИСЛОРОДОМ ВОХДУХА

Таджикский технический университет им. акад. М.Осими

С целью оптимизации состава изучено взаимодействие алюминиево-бериллиевого сплава, содержащего бериллий, легированного празеодимом, с кислородом газовой фазы. Установлено, что алюминиево-бериллиевый сплав, легированный до 0.05 мас.% празеодима, обладает повышенной устойчивостью к окислению.

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

Как известно, алюминий и его сплавы занимают второе место после стали по использованию в различных областях техники. Особенно ценны они тем, что при равной прочности почти в три раза легче стали и обладают высокой антикоррозионной стойкостью. Антикоррозионная стойкость алюминиевых сплавов является следствием появления на поверхности металла тончайшей и очень плотной оксидной пленки, которая взаимодействует с окружающей атмосферой и защищает металл от дальнейшего окисления [1,2].

Окислению алюминия и его двойных сплавов посвящено много работ, в то время как по окислению тройных сплавов работ очень мало, хотя большинство конструкционных сплавов работает при высоких температурах. В этой связи нами термогравиметрическим способом изучено окисление твердых сплавов системы Л1-Бе-Рг кислородом воздуха [3].

Введение различных легирующих элементов в алюминий существенно изменяет его свойства. При легировании повышаются прочность, твердость, коррозионная стойкость и приобретается жаропрочность [4].

Для получения сплавов была использована промышленная лигатура на основе алюминия А6, содержащая 2.0 мас.% празеодима. Содержание празеодима в алюминиево-бериллиевом сплаве составляло 0.01; 0.05; 0.1; 0.5 мас.%.

Кинетика окисления твердого алюминиево-бериллиевого сплава, легированного празеодимом, исследована при температурах 823 и 873 К. Кинетические и энергетические параметры процесса окисления сплавов представлены в таблице и на рис.1 и 2.

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

Рис.1. Кинетические кривые окисления сплава А1-Ве (1 мас.%), содержащего: мас.% Рг а - 0.01, б - 0.1, в - 0.5 % празеодима.

Таблица

Кинетические энергетические параметры процесса окисления твердого алюминиево-бериллиевого

сплава А1+1%, легированного празеодимом

Содержание празеодима в Температура окисле- Истинная скорость окисле- Кажущаяся энергия

сплаве А1+1%, ния, ния, активации,

мас.% К К-10-3 , кг/м2-сек кДж/моль

0.0 823 3.89 118.58

873 4.28

0.01 823 873 3.41 3.67 129.02

0.05 823 873 3.78 4 121.31

0.1 823 4.03 84.44

873 4.38

0.5 823 4.33 76.91

873 4.75

> о к Дж Рис. 2. Изохроны окисления сплавов А1 - Ве - Рг.

'•*) моль *

-140 -120

-1 оо Как видно из данных таблицы, при легировании исход-

ного сплава празеодимом в пределах от 0.01 до 0.05 мас.% . 70 происходило снижение скорости окисления. Однако в зависи-

>г мости от температуры наблюдалась обратная закономерность.

Легирование алюминиево-бериллиевого сплава 0.1 и 0.5 мас.% празеодима характеризовалось тем, что скорость окисления росла по сравнению с исходным сплавом, что сопровождалось снижением кажущейся энергии активации. Из кинетических кривых, представленных на рис.1, видно, что максимальный уровень привеса приходился на долю этих сплавов. Поэтому, если скорость окисления сплава, содержащего 0.01 мас.% Рг, при температуре 873 К составлял 3.67-10"3 кг/м2-сек, то у сплава, легированного 0.5 мас.% Рг, она равнялась 4.75-10-3 кг/м2-сек при той же температуре.

масс.% Рг

Динамику изменения удельного веса и кажущейся энергии активации можно проследить в изохроне окисления, представленной на рис.2. Здесь с ростом концентрации легирующего компонента в исходном сплаве происходило плавное приращение удельного веса.

Обобщая полученные результаты определения кинетических и энергетических параметров процесса окисления, можно прийти к выводу, что положительное влияние празеодима зафиксировано в пределах 0.01-0.05 мас.% Pr.

Поступило 14.04.2010 г.

ЛИТЕРАТУРА

1. Горо И. - Коррозия алюминия и его сплавов, 1978, №4, с. 194-202.

2. Вол А.Е. Строение и свойства двойных металлических систем. - М.: Физматгиз, 1975, т.1, 752 с.

3. Лепинских Б.М., Кисилев В.Н. - Изв. АН СССР. Металлы, 1974, № 5, с. 51-54.

4. Алюминий. Свойства и химическое металловедение. Справочник/ Под.ред. Хетча Ож./ Пер. с анг. - М:.Металлургия, 1989, 423 с.

А.М.Сафаров, М.И.Халимова, Т.Ч,.Ч,ураев, И.Н.Ганиев

ОКСИДШАВИИ ХУЛАХ,ОИ САХТИ СИСТЕМАМ Al-Be-Pr БО ОКСИГЕНИ ФАЗАИ ГАЗЙ

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

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

Калима^ои калиди: алюминий - бериллий - празеодим - хула^о - кинетикаи оксидшавй - энергияи активация (фаъолкунонй).

A.M.Safarov, M.I.Halimova, T.J.Juraev, I.N.Ganiev OXIDATION OF FIRM ALLOYS OF SYSTEM Al-Be-Pr BY AIR OXYGEN

M.Osimy Tajik Technical University In article for the purpose of structure optimization interaction alum- beryllium an alloy containing beryllium, alloyed praseodymium, with oxygen of a gas phase is studied. It is established that alum- beryllium the alloy alloyed to 0.05 weights of % praseodymium has the raised stability to oxidation.

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