close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

код для вставкиСкачать
УДК 669.785.793,296
Канд. хим. наук, проф. АЛИХАНОВ В. А.
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕЖДУ НЕКОТОРЫМИ МЕТАЛЛАМИ
(Al, Mn, Mo, V, Nb, Sc, Zr и Pd)
Рассмотрены и построены диаграммы состояния нескольких металлов. Указано
физико-химическое взаимодействие между этими металлами.
Создание новых машин и конструкций в области современной техники в большой мере
зависит от разработки требуемых материалов, среди которых видное место занимают
металлические сплавы. В этой связи важны исследования и поиски путей улучшения свойств
сплавов, как на основе широко применяемых металлов – железа, меди, алюминия, так особенно на
основе металлов с экстремальными свойствами – тугоплавкостью, коррозионной стойкостью,
высокой прочностью, особыми физическими свойствами. В данной статье представлены
материалы таких исследований, причем особое внимание уделено сплавам на основе алюминия,
марганца, молибдена, ванадия, ниобия, скандия, циркония и палладия.
К сожалению, до сих пор полной теории сплавов, которая позволяла бы рассчитать сплав с
требуемым сочетанием необходимых свойств, нет. При разработке новых сплавов приходиться
основываться на основных достижениях физики и химии. Главные положения физико-химической
теории металлов и сплавов следующие.
1. Взаимосвязь электронно-ионного строения металлических материалов с их свойствами.
Чем подробнее и точнее мы будем знать о движении электронов в поле положительных ионов
металлов и сплавов, в частности о поверхности Ферми, тем быстрее и эффективнее сможем взять
на вооружение все их свойства. Важное значение имеет знание микро- и макроструктуры
реальных металлов; знание структуры металлических кристаллов служит фундаментом для
правильного понимания типа их межатомной связи, фазовых превращений, физических и
химических свойств.
Основой науки о металлических сплавах служит периодический закон Д. И. Менделеева и,
наконец, зависимость изменения свойств сплавов от состава, природы фаз и вида диаграммы
состояния определяет физико-химический анализ металлических систем, разработанный
Н. С. Кунаковым. Поэтому изучение физико-химических свойств металлов и сплавов на их основе
– один из перспективных путей изыскания материалов с новыми свойствами, что имеет большое
теоретическое и прикладное значение.
С использованием таких методов физико-химического анализа, как рентгенофазовый,
локальный рентгеноструктурный, микроструктурный, высокотемпературный дифференциальнотермический, измерения твердости и микротвердости, исследованы взаимодействия
вышеназванных
4 Труды СКГМИ (ГТУ) 2012 металлов между собой и с последующим построением диаграмм состояния,
которые могут служить руководством для правильного синтеза сплавов.
Физико-химическое исследование взаимодействия алюминия с марганцем, скандием и
цирконием в области концентрации 86–100 ат. % алюминия показало, что исследуемые в
четверной системе в равновесии с алюминием (рис. 1) находятся интерметаллические соединения
Al3Sc, Al6Mn, Al3Zr. Кроме того, в системе Al–Mn–Zr при 770 К в результате взаимодействия
интерметаллидов между собой, а также с твердым раствором на основе алюминия, образуются
соответствующие области двух- и трехфазного равновесий. Новых интерметаллических
соединений, отличных от существующих в исходных двойных и тройных системах, в условиях
приведенного эксперимента не обнаружено [1].
Рис. 1. Схема фазовых равновесий в системе Fl–Mn–Sc–Zr при 770 К.
Физико-химическое исследование взаимодействия алюминия с марганцем и цирконием
позволило установить (рис. 2), что в системе реализуются интерметаллические соединения
следующих составов: ZrAl3, ZrAl2, Zr2Al3, ZrAl, Zr4Al3, Zr3Al2, Zr2Al, Zr3Al, Al6Mn, Al4Mn, AL11Mn
и 2. Протяженность областей гомогенности этих соединений в тройную систему невелика (не
превышает 1,6 ат. % третьего компонента). Кроме того, в системе образуется тройное соединение
Al6Mn6Zr. Образование этого соединения подтверждено результатами рентгеноспектрального и
рентгенофазового анализов.
Анализ литературных данных о характере бинарного взаимодействия металлов систем Mo–
Pd–V и Mo–Pd–Nb показал, что двойные системы, составляющие тройные, изучены с различной
степенью точности. Наиболее полно описаны диаграммы состояния Mo–V и Mo–Nb. В
литературных данных, касающихся строения диаграмм состояния Pd–V, Pd–Nb и Pd–Mo, имеется
немало противоречий, которые в основном сводятся к числу образующихся интерметаллических
структур, областей гомогенности и температур образования. С целью уточнения указанных
диаграмм состояния были проведены дополнительные исследования с использованием
термического, микроструктурного и рентгенофазового анализов.
Рис. 2. Изотермическое сечение системы Al–Mn–Zr при 770 К.
Изучение фазовых равновесий в сплавах молибдена с палладием и ванадием комплексом
методов физико-химического анализа в литом и термообработанном состояниях позволило
построить ряд политермических и изотермических
которая представлена на рис. 3.
сечений, а также диаграмму плавкости,
Рис. 3. Изотермическое сечение системы Mo–Pd–V при 1073 К.
Анализ изученных систем показывает, что характер фазовых равновесий находится в
соответствии с такими факторами, как электронная концентрация, размерный фактор,
электроотрицательность и другие.
Литература
1. Соколовская Е. М., Казакова Е. Ф., Алиханов В. А., Журавлева Э. В. Взаимодействие интерметаллидов
Al3Sc–Al6Mn при 770 К // Вестник Московского университета.
2. Журавлева Э. В., Соколовская Е. М., Алиханов В. А. Физико-химическое взаимодействие алюминия с
марганцем, скандием и цирконием при температуре 770 К // Цветная металлургия, 1999. № 4
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа