Исследование фазовых равновесий и некоторых свойств сплавов системы ванадий-титан-олово
Диссертация
Автор: Марчукова, Л.В.
Заглавие: Исследование фазовых равновесий и некоторых свойств сплавов системы ванадий-титан-олово
Справка об оригинале: Марчукова, Л.В.. Исследование фазовых равновесий и некоторых свойств сплавов системы ванадий-титан-олово : диссертация ... кандидата технических наук : 05.00.00 Москва, 1973 205 c. : 61 04-5/2738
Физическое описание: 205 стр.
Выходные данные: Москва, 1973
500 руб. |
|
I ВВЕДЕНИЕ
II ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
21 Взаимодействие алюминия с ^-переходными металлами
211 Взаимодействие алюминия с кобальтом
212 Взаимодействие алюминия со скандием
213 Взаимодействие алюминия с титаном
214 Взаимодействие титана с кобальтом
215 Взаимодействие кобальта со скандием
216 Взаимодействие скандия с титаном
217 Взаимодействие алюминия с кобальтом и титаном
218 Взаимодействие алюминия с кобальтом и скандием
22 Коррозия алюминиевых сплавов
23 Исследование роста анодных оксидных пленок на сплавах алюминия с переходными металлами
III ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
31 Методика эксперимента
311 Приготовление сплавов
312 Термическая обработка сплавов
32 Методы исследования
321 Рентгенофазовый анализ
322 Локальный рентгеноспектральный анализ
323 Химический анализ сплавов
324 Микроструктурный анализ
325 Измерение твердости и микротвердости
326 Дифференциально-термический анализ
327 Измерение толщины анодных оксидных пленок методом 75 эллипеометрии
328 Методика коррозионных испытаний сплавов
329 Фотоэлектрохимический метод
332 Политермическое сечение диаграммы состояния 105 системы Al-Co-Sc по разрезу A13Sc-A19Co2
333 Политермическое сечение диаграммы состояния 107 системы Al-Co-Sc по разрезу Al3Sc- AI9C03SC2
34 ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ АЛЮМИНИЯ С КОБАЛЬТОМ и титаном
342 Политермическое сечение диаграммы состояния 139 системы Al-Co-Ti по разрезу Al3Ti- А19Со2
343 Политермическое сечение диаграммы состояния 141 системы Al-Co-Ti по разрезу AlCo-TiCo
36 Изучение анодных оксидных пленок на сплавах алюминия 153 с титаном методом эллипсометрии
37 Изучение анодных оксидных пленок на сплавах титана 155 с кобальтом фотоэлектрохимическим методом
IV ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
V ВЫВОДЫ
II ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
21 Взаимодействие алюминия с ^-переходными металлами
211 Взаимодействие алюминия с кобальтом
212 Взаимодействие алюминия со скандием
213 Взаимодействие алюминия с титаном
214 Взаимодействие титана с кобальтом
215 Взаимодействие кобальта со скандием
216 Взаимодействие скандия с титаном
217 Взаимодействие алюминия с кобальтом и титаном
218 Взаимодействие алюминия с кобальтом и скандием
22 Коррозия алюминиевых сплавов
23 Исследование роста анодных оксидных пленок на сплавах алюминия с переходными металлами
III ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
31 Методика эксперимента
311 Приготовление сплавов
312 Термическая обработка сплавов
32 Методы исследования
321 Рентгенофазовый анализ
322 Локальный рентгеноспектральный анализ
323 Химический анализ сплавов
324 Микроструктурный анализ
325 Измерение твердости и микротвердости
326 Дифференциально-термический анализ
327 Измерение толщины анодных оксидных пленок методом 75 эллипеометрии
328 Методика коррозионных испытаний сплавов
329 Фотоэлектрохимический метод
332 Политермическое сечение диаграммы состояния 105 системы Al-Co-Sc по разрезу A13Sc-A19Co2
333 Политермическое сечение диаграммы состояния 107 системы Al-Co-Sc по разрезу Al3Sc- AI9C03SC2
34 ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ АЛЮМИНИЯ С КОБАЛЬТОМ и титаном
342 Политермическое сечение диаграммы состояния 139 системы Al-Co-Ti по разрезу Al3Ti- А19Со2
343 Политермическое сечение диаграммы состояния 141 системы Al-Co-Ti по разрезу AlCo-TiCo
36 Изучение анодных оксидных пленок на сплавах алюминия 153 с титаном методом эллипсометрии
37 Изучение анодных оксидных пленок на сплавах титана 155 с кобальтом фотоэлектрохимическим методом
IV ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
V ВЫВОДЫ
Введение:
Актуальность темы. Сплавы алюминия и титана являются перспективными и широко распространенными конструкционными материалами, благодаря ковкости, пластичности, высокой теплопроводности и коррозионной стойкости. Легирование алюминия и титана различными переходными металлами, в том числе кобальтом и скандием, приводит к образованию большого количества тугоплавких и прочных интерметаллических соединений что дает возможность получать сплавы со значительной объемной долей упрочняющих фаз [1-5]. Помимо этого, скандий обладает еще и эффективным модифицирующим действием которое, при кристаллизации из расплава приводят к измельчению зерна фаз, а следовательно, к улучшению их морфологии. Это делает необходимым изучение характера взаимодействия в многокомпонентных металлических системах на основе алюминия и титана, так как диаграммы состояния этих систем являются теоретической основой для разработки и совершенствования процессов получения новых сплавов, отвечающих требованиям современной науки и техники.
Однако легирование алюминия переходными металлами не может не отразиться на коррозионной стойкости сплавов в окислительных средах. Этим обусловлен интерес к методам защиты алюминия и его сплавов от коррозии. Известно, что титан, как и алюминий относятся к металлам, обладающим большим сродством к кислороду и всегда покрыты оксидной пленкой, обеспечивающей высокую коррозионную стойкость этих металлов на воздухе и в окислительных средах [6]. Этим обусловлен интерес к получению защитных оксидных пленок на металлах и сплавах различными методами. Электрохимический метод синтеза оксидных пленок на металлах и сплавах позволяет наиболее точно контролировать их толщину и свойства [7-10]. Известно, что легирование металлов, в частности, алюминия, различными компонентами влияет и на свойства оксидных пленок на их поверхности [9], но в то же время закономерности электрохимического оксидирования сплавов, в том числе на основе алюминия и титана, изучены недостаточно. В связи с этим исследование роста оксидных пленок на сплавах алюминия и титана с переходными элементами является важным и актуальным.
Таким образом, актуальность темы обусловлена интересом к изучению влияния легирующих добавок на свойства алюминия и титана, и в связи с этим, теоретическим интересом к фундаментальным исследованиям неизученных диаграмм состояния, в том числе и процессов кристаллизации интерметаллидных фаз в этих системах.
Целью настоящей работы явилось установление характера физико-химического взаимодействия в сплавах алюминия и титана с переходными металлами - кобальтом и скандием, перспективных при разработке новых конструкционных материалов, изучение их механических и электрохимических свойств, а также изучение формирования защитных оксидных пленок на сплавах систем Al-Ti и Ti-Co.
Объекты исследования. В настоящей работе в качестве легирующих добавок к алюминию и титану выбраны кобальт и скандий. С одной стороны, выбор обусловлен тем, что скандий является эффективным модификатором, способствующим упрочнению сплавов. С другой стороны, добавки кобальта приводят к образованию тугоплавких интерметаллидов, которые в определенных условиях способствуют повышению прочности и коррозионной стойкости сплавов.
В работе использовались следующие методы физико-химического анализа: рентгенофазовый, локальный рентгеноспектральный, микроструктурный, измерение твердости и микротвердости, высокотемпературный дифференциально - термический. Для изучения формирования оксидных пленок на сплаве системы Al-Ti использовался метод эллипсометрии, а для серии сплавов системы Ti-Co применялся фотоэлектрохимический метод, т.к. сплавы системы Al-Ti изучались этим методом ранее [11].
Научная новизна. В настоящей работе впервые:
• построены политермический разрез между интерметаллидами, находящимися в равновесии с алюминием AI3SC-AI9C02, разрез AI3SC-AI9C03SC2 в системе Al-Co-Sc и разрезы Al3Ti- А19Со2 и AlCo-TiCo в системе Al-Co-Ti;
• изучена твердость бинарных и тройных интерметаллических соединений в указанных системах;
• проведено уточнение структуры с расчетом координат атомов в элементарной ячейке для соединения AI9C03SC2;
• методом эллипсометрии изучены оксидные пленки на сплаве состава А1-25ат% Ti, рассчитаны их константы роста и получена зависимость толщины пленки от потенциала;
• фотоэлектрохимическим методом изучено формирование и свойства оксидных пленок на серии сплавов системы Ti-Co в боратном буферном растворе и 0.1М Na2S04.
Практическая значимость работы.
Сведения о фазовых равновесиях в тройных системах Al-Co-Sc, Al-Co-Ti и четверной системе Al-Co-Sc-Ti, полученные в настоящей работе могут служить справочным материалом для исследователей, работающих в области материаловедения, а также руководством для направленного синтеза сплавов, обладающих определенным набором физико-химических свойств. Результаты исследования закономерностей формирования и свойств анодных оксидных пленок на сплавах систем Al-Ti и Ti-Co вносят заметный вклад в электрохимические исследования сплавов и являются полезным материалом при разработке защитных покрытий и получения оксидов с улучшенными полупроводниковыми свойствами. Тема входит в Государственную программу «Взаимодействие переходных металлов в равновесных и неравновесных условиях. Химия новых неорганических материалов. Кристаллохимия интерметаллидов. Низкотемпературные электрические и магнитные свойства» №Государственной регистрации 01.980005445 (98-2002).
Апробаиия работы и публикации.
Результаты работы докладывались на международных конференциях: «Ломоносов-97» (Москва, 1997), «Ломоносов-98» (Москва, 1998), «International Conference of Environmental Degradation of Engineering Materials» (Gdansk-Jurata, Poland, 1999), «7th International Conference on Crystal Chemistry of Intermetallic Compounds» (L'viv, Ukraine, 1999), 51st Annual ISE Meeting (Warsaw, Poland, 2000). По материалам диссертации опубликовано 9 печатных работ.
Структура и объем диссертации.
Диссертация состоит из введения, литературного обзора, методики эксперимента, экспериментальной части и обсуждения результатов, выводов и списка цитируемой литературы. Работа изложена на 193 страницах машинописного текста, содержит 68 рисунков, 24 таблицы, 39 фотографий. Список литературы включает 176 наименований.
Однако легирование алюминия переходными металлами не может не отразиться на коррозионной стойкости сплавов в окислительных средах. Этим обусловлен интерес к методам защиты алюминия и его сплавов от коррозии. Известно, что титан, как и алюминий относятся к металлам, обладающим большим сродством к кислороду и всегда покрыты оксидной пленкой, обеспечивающей высокую коррозионную стойкость этих металлов на воздухе и в окислительных средах [6]. Этим обусловлен интерес к получению защитных оксидных пленок на металлах и сплавах различными методами. Электрохимический метод синтеза оксидных пленок на металлах и сплавах позволяет наиболее точно контролировать их толщину и свойства [7-10]. Известно, что легирование металлов, в частности, алюминия, различными компонентами влияет и на свойства оксидных пленок на их поверхности [9], но в то же время закономерности электрохимического оксидирования сплавов, в том числе на основе алюминия и титана, изучены недостаточно. В связи с этим исследование роста оксидных пленок на сплавах алюминия и титана с переходными элементами является важным и актуальным.
Таким образом, актуальность темы обусловлена интересом к изучению влияния легирующих добавок на свойства алюминия и титана, и в связи с этим, теоретическим интересом к фундаментальным исследованиям неизученных диаграмм состояния, в том числе и процессов кристаллизации интерметаллидных фаз в этих системах.
Целью настоящей работы явилось установление характера физико-химического взаимодействия в сплавах алюминия и титана с переходными металлами - кобальтом и скандием, перспективных при разработке новых конструкционных материалов, изучение их механических и электрохимических свойств, а также изучение формирования защитных оксидных пленок на сплавах систем Al-Ti и Ti-Co.
Объекты исследования. В настоящей работе в качестве легирующих добавок к алюминию и титану выбраны кобальт и скандий. С одной стороны, выбор обусловлен тем, что скандий является эффективным модификатором, способствующим упрочнению сплавов. С другой стороны, добавки кобальта приводят к образованию тугоплавких интерметаллидов, которые в определенных условиях способствуют повышению прочности и коррозионной стойкости сплавов.
В работе использовались следующие методы физико-химического анализа: рентгенофазовый, локальный рентгеноспектральный, микроструктурный, измерение твердости и микротвердости, высокотемпературный дифференциально - термический. Для изучения формирования оксидных пленок на сплаве системы Al-Ti использовался метод эллипсометрии, а для серии сплавов системы Ti-Co применялся фотоэлектрохимический метод, т.к. сплавы системы Al-Ti изучались этим методом ранее [11].
Научная новизна. В настоящей работе впервые:
• построены политермический разрез между интерметаллидами, находящимися в равновесии с алюминием AI3SC-AI9C02, разрез AI3SC-AI9C03SC2 в системе Al-Co-Sc и разрезы Al3Ti- А19Со2 и AlCo-TiCo в системе Al-Co-Ti;
• изучена твердость бинарных и тройных интерметаллических соединений в указанных системах;
• проведено уточнение структуры с расчетом координат атомов в элементарной ячейке для соединения AI9C03SC2;
• методом эллипсометрии изучены оксидные пленки на сплаве состава А1-25ат% Ti, рассчитаны их константы роста и получена зависимость толщины пленки от потенциала;
• фотоэлектрохимическим методом изучено формирование и свойства оксидных пленок на серии сплавов системы Ti-Co в боратном буферном растворе и 0.1М Na2S04.
Практическая значимость работы.
Сведения о фазовых равновесиях в тройных системах Al-Co-Sc, Al-Co-Ti и четверной системе Al-Co-Sc-Ti, полученные в настоящей работе могут служить справочным материалом для исследователей, работающих в области материаловедения, а также руководством для направленного синтеза сплавов, обладающих определенным набором физико-химических свойств. Результаты исследования закономерностей формирования и свойств анодных оксидных пленок на сплавах систем Al-Ti и Ti-Co вносят заметный вклад в электрохимические исследования сплавов и являются полезным материалом при разработке защитных покрытий и получения оксидов с улучшенными полупроводниковыми свойствами. Тема входит в Государственную программу «Взаимодействие переходных металлов в равновесных и неравновесных условиях. Химия новых неорганических материалов. Кристаллохимия интерметаллидов. Низкотемпературные электрические и магнитные свойства» №Государственной регистрации 01.980005445 (98-2002).
Апробаиия работы и публикации.
Результаты работы докладывались на международных конференциях: «Ломоносов-97» (Москва, 1997), «Ломоносов-98» (Москва, 1998), «International Conference of Environmental Degradation of Engineering Materials» (Gdansk-Jurata, Poland, 1999), «7th International Conference on Crystal Chemistry of Intermetallic Compounds» (L'viv, Ukraine, 1999), 51st Annual ISE Meeting (Warsaw, Poland, 2000). По материалам диссертации опубликовано 9 печатных работ.
Структура и объем диссертации.
Диссертация состоит из введения, литературного обзора, методики эксперимента, экспериментальной части и обсуждения результатов, выводов и списка цитируемой литературы. Работа изложена на 193 страницах машинописного текста, содержит 68 рисунков, 24 таблицы, 39 фотографий. Список литературы включает 176 наименований.
