Температурная зависимость теплоемкости и изменение термодинамических функций сплава АЖ4.5 с оловом

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 R_корр = 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.

1. Луц А.Р., Суслина А.А. Алюминий и его сплавы. Самара: Самарский гос. техн. ун-т, 2013.

2. Белецкий В.М., Кривов Г.А. Алюминиевые сплавы (состав, свойства, технология, применение): Справочник. Под ред. И.Н. Фридляндера. Киев: КОМИТЕХ, 2005.

3. 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.

4. 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.

5. 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.

6. 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.

7. Мондольфо Л.Ф. Структура и свойства алюминиевых сплавов. М.: Металлургия, 1979.

8. 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.

9. Hunkeler F., Bohni H. Mechanism of pit growth on aluminum under open circuit conditions. Corrosion (USA). 1984. Vol. 40. No. 10. P. 534—540.

10. Foley R.T. Localized corrosion of aluminum alloys. Corrosion (USA). 1986. No. 56. Vol. 42. P. 277-278.

11. 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.

12. 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.

13. Geoffrey K. Sigworth fundamentals of solidification in aluminum castings. Int. J. Metalcast. 2014. Vol. 8. Iss. 1. P 7-20.

14. Старк Б.В. Явления нагрева в муфельных печах. Журн. рус. металлург. об-ва. 1926. No. 2. С. 184-198.

15. Иванцов Г.П. Нагрев металла (теория и методы расчета). Свердловск; М.: Металлургиздат, 1948.

16. Багницкий В.Е. Обратные связи в физических явлениях. Германия: LAP (Lambert Acad. Publ.), 2014.

17. 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.

18. 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.

19. 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.

20. 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.

21. Зиновьев В.Е. Теплофизические свойства металлов при высоких температурах: Справ. изд. М.: Металлургия, 1989.

22. 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.

23. 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.