cvmetИзвестия вузов. Цветная металлургияIzvestiya. Non-Ferrous Metallurgy0021-34382412-8783НИТУ МИСИС10.17073/0021-3438-2019-1-50-58cvmet-866Research ArticleМеталлургия цветных металловMetallurgy of Non-Ferrous MetalsТемпературная зависимость теплоемкости и изменение термодинамических функций сплава АЖ4.5 с оловомTemperature dependence of specific heat and thermodynamic functions of Al + 4,5 % Fe alloys doped with tinГаниевИ. Н.GanievI. N.

Доктор химических наук, академик АН Респ. Таджикистан, профессор, заведующий лабораторией «Коррозионно-стойкие материалы».

734063, Душанбе, ул. Айни, 299/2

Ganiev I.N. — Dr. Sci. (Chem.), acad. of the Academy of Sciences of the Republic of Tajikistan, prof., head of Laboratory «Corrosion-resistant materials».

734063, Dushanbe, Aini str., 299/2

ganiev48@mail.ruСафаровА. Г.SafarovA. G.

Кандидат химических наук, ведущий научный сотрудник.

734064, Душанбе, ул. Айни, 299/1

Safarov A.G. — Cand. Sci. (Chem.), leading researcher.

734064, Dushanbe, Aini str., 299/1

amirsho71@mail.ruОдинаевФ. Р.OdinaevF. R.

Ведущий научный сотрудник.

Душанбе

Odinaev F.R. — leading researcher.

ЯкубовУ. Ш.YakubovU. Sh.

Докторант.

Душанбе

Yakubov U.Sh. — PhD student.

yakubovumarali@gmail.comКабутовК.KabutovK.

Руководитель Центра исследования и использования возобновляемых источников энергии.

Душанбе

Kabutov K. — head of the Centre for research and use of renewable energy.

Dushanbe

Институт химии им. В.И. Никитина, Академия наук Респ.ТаджикистанТаджикистанInstitute of Chemistry n.a. V.I. Nikitin of the Academy of Sciences of the Republic of TajikistanTajikistanФизико-технический институт им. С.У Умарова, Академия наук Респ. ТаджикистанТаджикистанPhysical-Technical Institute n.a. S .U. Umarov of the Academy of Sciences of the Republic of TajikistanTajikistanФизико-технический институт им. С.У Умарова, Академия наук Респ. ТаджикистанТаджикистанPhysical-Technical Institute n.a. S.U. Umarov of the Academy of Sciences of the Republic of TajikistanTajikistanИнститут химии им. В.И. Никитина, Академия наук Респ.ТаджикистанТаджикистанInstitute of Chemistry n.a. V.I. Nikitin of Academy of Sciences of the Republic of TajikistanTajikistan201922022019015058Copyright © Ганиев И.Н., Сафаров А.Г., Одинаев Ф.Р., Якубов У.Ш., Кабутов К., 20192019Ганиев И.Н., Сафаров А.Г., Одинаев Ф.Р., Якубов У.Ш., Кабутов К.Ganiev I.N., Safarov A.G., Odinaev F.R., Yakubov U.S., Kabutov K.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://cvmet.misis.ru/jour/article/view/866

Известно, что технический алюминий с повышенным содержанием железа, кремния и других примесей из-за низких эксплуатационных характеристик не может найти применение в промышленности. Отсюда разработка новых составов сплавов на основе такого металла весьма актуальна. На диаграмме Al—Fe перспективными являются эвтектика (a-Al + + Al3Fe) и заэвтектические составы, которые, имея минимальный интервал кристаллизации, соответствуют содержанию железа 2—5 мас.%. Сплав состава Al + 4,5 % Fe (АЖ4.5) был принят нами в качестве модельного и подвергался модифицированию оловом. Была экспериментально определена температурная зависимость теплоемкости сплава АЖ4.5, легированного оловом, и выполнен расчет изменений его термодинамических функций. Исследования проводились в режиме охлаждения с применением компьютерной техники и программы «Sigma Plot». Установлены полиномы температурной зависимости теплоемкости и изменения термодинамических функций (энтальпии, энтропии и энергии Гиббса) сплава АЖ4.5, легированного оловом, и эталона (Cu), характеризуемые коэффициентом корреляции Rкорр = 0,999. Установлено, что с ростом содержания олова теплоемкость исходного сплава уменьшается, а с увеличением температуры — повышается. Энтальпия и энтропия сплава АЖ4.5 с ростом содержания олова и температуры растут, а значения энергии Гиббса — снижаются.

It is known that commercial aluminum with a high content of iron, silicon and other impurities has no industrial application because of low performance. Hence, the development of new alloy compositions based on such a metal is a very urgent task. Promising compositions in the Al—Fe diagram are the (a-Al + A3Fe) eutectic and hypereutectic compositions that correspond to an iron content of 2—5 wt.% due to a minimum range of crystallization temperature. An alloy with the composition Al + 4,5 % Fe (AlFe4,5) was taken as a model alloy and subjected to modification with tin. The paper experimentally determined the dependence of specific heat of the Al + 4,5 % Fe alloy doped with tin with the calculation of changes in its thermodynamic functions. Studies were carried out in a «cooling» mode using computer equipment and the Sigma Plot program. The polynomials of the temperature dependence of the specific heat and changes in thermodynamic functions (enthalpy, entropy, and Gibbs energies) were determined for Al + 4,5 % Fe alloys doped with tin and basic reference standard (Cu) defined by the correlation coefficient Rcorr = 0,999. It was found that the heat capacity of the initial alloy decreases with an increasing tin content and increases as temperature rises. The enthalpy and entropy of the Al + 4,5 % Fe alloy increase with rising tin content and temperature, while the Gibbs energy decreases.

сплав АЖ4.5оловорежим охлаждениятеплоемкостьтермодинамические функцииэнтальпияэнтропияэнергия ГиббсаAl + 45 % Fe alloytincooling modespecific heat capacitythermodynamic functionsenthalpyentropyGibbs energyReferencesЛуц А.Р., Суслина А.А. Алюминий и его сплавы. Самара: Самарский гос. техн. ун-т, 2013.Luts A.R., Suslina A.A. Alyuminy and his alloys. Samara: Samara State Technical University, 2013 (In Russ.).Белецкий В.М., Кривов Г.А. Алюминиевые сплавы (состав, свойства, технология, применение): Справочник. Под ред. И.Н. Фридляндера. Киев: КОМИТЕХ, 2005.Beletsky V.M., Krivov G.A. Aluminum alloys (structure, properties, technology, application). Ed. I.N. Fridlyan-der. Kiev: KOMITEKh, 2005 (In Russ.).Stanford N., Atwell D., Beer A., Daviesc C., Barnett M.R. Effect of microalloying with rare-earth elements on the texture of extruded magnesium-based alloys. Scripta Mater. 2008. Vol. 59. No. 7. P. 772—775.Stanford N., Atwell D., Beer A., Daviesc C., Barnett M.R. Effect of microalloying with rare-earth elements on the texture of extruded magnesium-based alloys. Scripta Mater. 2008. Vol. 59. No. 7. P. 772—775.Menan F., Henaff G. Synergistic action of fatigue and corrosion during crack growth in the 2024 aluminum alloy. Procardia Eng. 2010. Vol. 2. No. 1. P. 1441—1450.Menan F., Henaff G. Synergistic action of fatigue and corrosion during crack growth in the 2024 aluminum alloy. Procardia Eng. 2010. Vol. 2. No. 1. P. 1441—1450.Hu X.W, Jiang F.G., Yan H. Effects of rare earth Er additions on micro structure development and mechanical properties of die-cast ADC12 aluminum alloy. J. Alloys Compd. 2012. P. 538—544.Hu X.W, Jiang F.G., Yan H. Effects of rare earth Er additions on micro structure development and mechanical properties of die-cast ADC12 aluminum alloy. J. Alloys Compd. 2012. P. 538—544.Fragomeni J., WheelerR., Jata K.V Effect of single and duplex aging on precipitation response, microstructure, and fatigue crack behavior in Al—Li—Cu alloy AF/C-458. J. Mater. Eng. Perform. 2005. Vol. 14 (1). P. 18—27.Fragomeni J., WheelerR., Jata K.V Effect of single and duplex aging on precipitation response, microstructure, and fatigue crack behavior in Al—Li—Cu alloy AF/C-458. J. Mater. Eng. Perform. 2005. Vol. 14 (1). P. 18—27.Мондольфо Л.Ф. Структура и свойства алюминиевых сплавов. М.: Металлургия, 1979.Mondolfo L.F. Structure and properties of aluminum alloys. Moscow: Metallurgiya, 1979 (In Russ.).Wang M.J., Chen L., Wang Z.X. Effect of rare earth addition on continuous heating transformation of a high speed steel for rolls. J. Rare Earths. 2012. Vol. 30. P. 84— 89.Wang M.J., Chen L., Wang Z.X. Effect of rare earth addition on continuous heating transformation of a high speed steel for rolls. J. Rare Earths. 2012. Vol. 30. P. 84— 89.Hunkeler F., Bohni H. Mechanism of pit growth on aluminum under open circuit conditions. Corrosion (USA). 1984. Vol. 40. No. 10. P. 534—540.Hunkeler F., Bohni H. Mechanism of pit growth on aluminum under open circuit conditions. Corrosion (USA). 1984. Vol. 40. No. 10. P. 534—540.Foley R.T. Localized corrosion of aluminum alloys. Corrosion (USA). 1986. No. 56. Vol. 42. P. 277-278.Foley R.T. Localized corrosion of aluminum alloys. Corrosion (USA). 1986. No. 56. Vol. 42. P. 277-278.Chen X.G. Growth mechanisms of intermetallic phases in DC cast AA1XXX alloys. Essential Readings in Light Metals. Vol. 3. Cast shop for aluminum production. 2013. P. 460-465.Chen X.G. Growth mechanisms of intermetallic phases in DC cast AA1XXX alloys. Essential Readings in Light Metals. Vol. 3. Cast shop for aluminum production. 2013. P. 460-465.Grange D.A. Microstructure control in ingots of aluminium alloys with an emphasis on grain refinement. Essential Readings in Light Metals. Vol. 3. Cast shop for aluminum production. 2013. P. 354-365.Grange D.A. Microstructure control in ingots of aluminium alloys with an emphasis on grain refinement. Essential Readings in Light Metals. Vol. 3. Cast shop for aluminum production. 2013. P. 354-365.Geoffrey K. Sigworth fundamentals of solidification in aluminum castings. Int. J. Metalcast. 2014. Vol. 8. Iss. 1. P 7-20.Geoffrey K. Sigworth fundamentals of solidification in aluminum castings. Int. J. Metalcast. 2014. Vol. 8. Iss. 1. P 7-20.Старк Б.В. Явления нагрева в муфельных печах. Журн. рус. металлург. об-ва. 1926. No. 2. С. 184-198.Старк Б.В. Явления нагрева в муфельных печах. Журн. рус. металлург. об-ва. 1926. No. 2. С. 184-198. Stark B.V The heating phenomena in the muffle furnaces. Zhurnal russkogo metallurgicheskogo obshchestva. 1926. No. 2. P 184-198 (In Russ.).Иванцов Г.П. Нагрев металла (теория и методы расчета). Свердловск; М.: Металлургиздат, 1948.Ivantsov G.P. Heating of metal (theory and methods of calculation). Sverdlovsk; Moscow: Metallurgizdat, 1948 (In Russ.).Багницкий В.Е. Обратные связи в физических явлениях. Германия: LAP (Lambert Acad. Publ.), 2014.Bagnitsky V.E. Feedback in the physical phenomena. Germany: LAP (Lambert Acad. Publ.), 2014 (In Russ.).Зокиров Ф.Ш., Ганиев И.Н., Бердиев А.Э., Иброхимов НФ. Температурная зависимость теплоемкости и термодинамических функций сплава АК12М2, модифицированного стронцием. Изв. СПбГТИ (ТУ). 2017. No. 41 (67). С. 22-26.Zokirov F.Sh, Ganiev I.N., Berdiev A.E., Ibrokhimov N.F. Temperature dependence of thermal capacity and thermodynamic functions of the AK12M2 alloy modified by strontium. Izvestiya SPbGTI (TU). 2017. No. 41 (67). P. 22-26 (In Russ.).Ganiev I.N., Mulloeva N.M., Nizomov Z, Obidov F. U. Temperature dependence of the specific heat and thermodynamic functions of alloys of the Pb-Ca system. High Temp. 2014. Vol. 52. Iss. 1. P 138-140.Ganiev I.N., Mulloeva N.M., Nizomov Z, Obidov F. U. Temperature dependence of the specific heat and thermodynamic functions of alloys of the Pb-Ca system. High Temp. 2014. Vol. 52. Iss. 1. P 138-140.Obidov Z.R., Amini R.N., Ganiev I.N., Nizomov Z. Temperature dependence of thermodynamic properties of Zn-5Al and Zn-55Al alloys with magnesium. Orient. J. Chem. 2012. Vol. 28. No. (2). P 841-846.Obidov Z.R., Amini R.N., Ganiev I.N., Nizomov Z. Temperature dependence of thermodynamic properties of Zn-5Al and Zn-55Al alloys with magnesium. Orient. J. Chem. 2012. Vol. 28. No. (2). P 841-846.Ibrokhimov N.F., Ganieva N.I., Ibrokhimov S.Z., Ganiev I.N., Nizomov Z. Effect of cerium on the thermophysical properties of AMG2 alloy. Phys. Met. Metallogr. 2016. Vol. 117. No. 1. P 49-53.Ibrokhimov N.F., Ganieva N.I., Ibrokhimov S.Z., Ganiev I.N., Nizomov Z. Effect of cerium on the thermophysical properties of AMG2 alloy. Phys. Met. Metallogr. 2016. Vol. 117. No. 1. P 49-53.Зиновьев В.Е. Теплофизические свойства металлов при высоких температурах: Справ. изд. М.: Металлургия, 1989.Zinov’ev V.E. Heatphysical properties of metals at high temperatures: Reference book. Moscow: Metallurgiya, 1989 (In Russ.).Лидин Р.А., Молочко В.А., Андреева Л.Л. Задачи по неорганической химии: Учеб. пос. для хим.-технол. вузов. Под ред. Р.А. Лидина. М.: Высш. шк., 1990.Lidin R.A., Molochko V.A., Andreeva L.L. Tasks in inorganic chemistry: Educational manual. Ed. R.A. Lidin. Moscow: Vysshaya shkola, 1990 (In Russ).Равдель А.А., Пономарева А.М. Краткий справочник физико-химических величин. Под ред. А.М. Пономаревой, А.А. Равделя. Изд. 8, перераб. Л.: Химия, 1983.Ravdel’ A.A., Ponomareva A.M. Short reference book of physical and chemical sizes. Eds. A.M. Ponomareva, A. A. Ravdel’. Ed. 8. Leningrad: Khimiya, 1983 (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.