Анодные сплавы алюминия с марганцем, железом и редкоземельными металлами (23.03.2009)

Автор: Умарова Татьяна Мухсиновна

Al-FeAl-YFe5,5Al6,5-YAl2.

Исследование коррозионно-электрохимического

поведения сплавов системы Al-Fe, легированных

редкоземельными металлами

Исследовано коррозионно-электрохимическое поведение сплава Al-2.18%Fe, легированного РЗМ, а именно Y, Ce, Pr, Nd, Gd или Er (до 0.5 мас%) в растворах 3, 0.3 и 0.03% NaCI. Показано, что любой из приведенных РЗМ может быть использован в качестве модификатора к алюминию с содержанием железа (до 3%) с целью повышения коррозионной стойкости. Сделан вывод, что чем ниже концентрация хлорид-ионов в растворе электролита, тем меньшее содержание РЗМ необходимо затратить для достижения высокой коррозионной стойкости сплава против питтинговой коррозии.

Из рис. 7 видно, что в рассмотренных средах наилучшими добавками, обеспечивающими максимальную коррозионную стойкость сплава Al-Fe(2.18%), являются РЗМ, находящиеся в конце данного ряда, то есть с более высоким значением заряда ядра (Nd, Gd и Er). В ряду РЗМ от иттрия до эрбия выявляется следующая закономерность: чем больше заряд ядра РЗМ (чем больше число электронов на f- подуровне), тем выше коррозионная стойкость алюминиевого сплава, легированного РЗМ в нейтральных средах.

Рис.7. Влияние РЗМ (мас%) на плотность тока коррозии (А/м2)

сплава Al-2.18%Fe в средах NaCl: 1 - 3; 2 - 0.3 и 3 - 0.03%.

Рис. 8. Зависимость плотности тока коррозии (iкор., А/м2)

сплава Al-2.18% Fe от оптимального содержания

РЗМ в среде 0.01 Н раствора НCl.

Изучено влияние РЗМ (Ce, Pr, Nd, Y, Gd, Er) на коррозионно- электрохимическое поведение сплава А1- 2.18% Fe в среде 0.01 Н раствора НСl. На рис. 8 показана зависимость плотности тока коррозии сплава А1- 2.18% Fe от оптимального содержания РЗМ (при которых iкор. минимален).

Из рассмотренных РЗМ наилучшей легирующей добавкой, повышающей коррозионную стойкость сплава Al-Fe(2.18%) в кислой среде является неодим.

Глава V. Исследование физико-механических и электрохимических свойств алюминиевых сплавов с редкоземельными металлами и разработка протекторных материалов на их основе

Исследование механических свойств сплавов

систем А1-Mn-редкоземельный металл

Конструкционная прочность алюминиевых сплавов будет зависеть от примесей, которые образуют нерастворимые в твердом растворе фазы: FeAl3 , ?-(Al, Fe, Si), ?-(Al, Fe, Si) и др. Независимо от формы (пластинчатой, игольчатой и т.д.) кристаллы этих фаз снижают пластичность, вязкость разрушения, сопротивление развитию трещин. Легирование сплавов марганцем подавляет вредное влияние примесей, так как оно связывает их в четвертную ?- фазу (Al FeSiМп), кристаллизующуюся в компактной форме. Поэтому легирование остается одним из эффективных способов повышения конструкционной прочности сплавов. Сравнение механических свойств известного промышленного сплава марки АМц и исследуемого сплава Al-1.9% Mn показало, что образование эвтектики приводит к снижению прочности (от 130 до 90 МПа), но предел текучести и относительное удлинение несколько выше, чем у промышленного сплава.

Легирование алюминиево-марганцевого сплава эвтектического состава редкоземельными металлами, такими, как иттрий, лантан или церий, приводит к следующим изменениям основных характеристик механических свойств сплавов в неотожженном состоянии: временное сопротивление остается практически без изменений; характер изменения механических свойств (предела текучести и пластичности) сплава Al-1.9% Mn идентичен; в меньшей степени РЗМ оказывают влияние на относительное удлинение сплава Al-1.9% Mn; из рассмотренных РЗМ наилучшим модификатором оказывается иттрий, причем для увеличения предела текучести достаточно 0.05% Y, а для увеличения относительного сужения 0.5 Y или 0.01 мас% Се.

????ae?ж

?????????ae

????????ae

?????????ae

х значений предела текучести при сохранении временного сопротивления сплавов. В отношении пластичности, влияние РЗМ проявляется неоднозначно. Заметное увеличение относительного сужения (?,%) достигается при легировании: иттрием 0.5%, лантаном от 0.01 до 0.10 % и церием от 0.05 до 0.5 мас%.

Зависимости оптимальных содержаний РЗМ алюминиево-марганцевого сплава эвтектического состава в отожженном состоянии от механических свойств представлены ниже:

РЗМ: (без РЗМ) ? La ? Y ? Ce

?0.2, МПа 57.2 ? 60.0 ? 60.2 ? 61.8

?, % 24.6 ? 23.3 ? 33.4 ? 35.2

?, % 70.6 ? 90.4 ? 92.4 ? 95.5

Анализ влияния РЗМ на характеристики механических свойств (?0.2 , МПа; ? и ?, %) сплава Al-1.9% Mn показал, что наиболее благоприятным легирующим элементом, рекомендуемым с целью улучшения механических свойств (повышения предела текучести и пластичности), можно считать церий - для отожженного и иттрий – для неотожженного состояния сплавов.

Исследование механических и акустодемпфирующих

свойств сплавов систем А1- Fe- редкоземельный металл

Легирование РЗМ (Y, Се, Nd, Pr, Gd, Er) до 0.5 мас% по-разному влияет на механические свойства сплава Al-Fe(2.18%) (табл.2). Известно, что добавка церия к алюминиевым сплавам приводит к нейтрализации влияния железа, измельчению зерна в структуре и, как следствие этого, к повышению прочности. Анализ влияния вышеперечисленных РЗМ на механические свойства эвтектики А1- Fe(2.18%) указывает на то, что сплавы с микродобавками гадолиния и эрбия отличаются незначительным повышением твердости. В целом, РЗМ большее влияние оказывают на пластичность.

Таблица 2

Влияние добавок РЗМ на механические и акустические

свойства А1- Fe(2.18%) сплава

мас% (в,

% НВ скорость

затухания

звука, дБ/мс

без РЗМ 109.4 5.0 251.7 5.97


загрузка...