Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. Структура и свойства алюминиевых сплавов с железом и рзм цериевой подгруппы 8
1.1. Структура и свойства сплавов системы Al-Fe 8
1.2. Структура и свойства сплавов систем А1-РЗМ (цериевой подгруппы) 14
1.3. Структура и свойства сплавов систем Fe-P3M (цериевой подгруппы) 26
1.4. Диаграммы фазовых равновесий систем Al-Fe-РЗМ 34
ГЛАВА II. Исследование и построение диаграмм состояний систем Al-Fe-Ce и Al-Fe-Nd 39
2.1 Методики исследования диаграмм состояний тройных систем Al-Fe-Ce и Al-Fe-Nd 39
2.2. Система Al -CeFe2Al8 -CeFe4Al8 - Fe2Al5 44
2.3. Система Al-Fe2Al5 -NdFe3,65 Al8i35 NdAl2 58
2.4.Обсуждение результатов 71
ГЛАВА III. Исследование физико-химических свойств сплавов систем AI-Fe-Ce(Pr, Nd) 77
3.1. Кинетика окисления сплавов систем Al-Fe-Ce и Al-Fe-Nd.. 78
3.2. Влияние церия, празеодима и неодима на механические свойства алюминиево-железовых сплавов 87
3.3. Исследование акустодемпфирующих свойств алюминиево железовых сплавов легированных РЗМ 91
Выводы 100
Литература 102
Приложения 108
- Структура и свойства сплавов систем А1-РЗМ (цериевой подгруппы)
- Система Al -CeFe2Al8 -CeFe4Al8 - Fe2Al5
- Влияние церия, празеодима и неодима на механические свойства алюминиево-железовых сплавов
- Исследование акустодемпфирующих свойств алюминиево железовых сплавов легированных РЗМ
Введение к работе
Развитие современной науки и техники предъявляет все возрастающие требования к уровню, эффективности, качеству и разнообразия свойств изделий из цветных металлов.
В современных материалах должны сочетаться высокие свойства и качества для обеспечения необходимых ресурса и надежности работы изделий авиационно-космической техники, судостроения, машиностроения, атомной энергетики, радиотехники и вычислительной техники и строительства. В связи с этим особое значение приобретают производство и использование алюминия и его сплавов, обладающих высокой механической прочностью и пластичностью, малой плотностью, высокой коррозионной стойкостью и жаропрочностью, стойкостью в вакууме и рядом специфических характеристик.
Однако первичный алюминий извлекаемый из электролизеров (алюминий сырец) содержит ряд металлических примесей, в том числе, железа и кремния переходящие непосредственно из сырья.
Примеси железа и кремния оказывают большое влияние на качество получаемого алюминия, то есть с увеличением содержания этих примесей ухудшается коррозионная стойкость, уменьшается электропроводность и пластичность, повышается прочность алюминия.
Для блокировки отрицательного влияния железа, алюминий и его сплавы легируют марганцем в количестве 0,5-1%. Это обусловлено тем, что соединение FeAb способна растворять значительное количество марганца, поэтому фазу существующую в тройном системе, обозначают (Fe, Мп)А13. В фазе
5 FeAb до 1/10 атомов железа может замещаться атомами марганца.
Очистка алюминия от железа фильтрованием и другими способами является трудоемкой и дорогостоящей процедурой. Поэтому в качестве альтернативного варианта использования технического алюминия с повышенным содержанием железа в работе рассматривается разработка сплавов на основе системы алюминий-железо. Для этого в качестве легирующих элементов используются редкоземельные металлы, так, как в литературе сообщается об их положительном влиянии на электропроводность и коррозионную стойкость алюминия технической чистоты.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Цель работы заключается в разработке новых алюминие-во-железовых сплавов, легированных редкоземельными металлами, обладающих высокими акустодемпфирующими свойствами.
Научная новизна работы состоит в:
- построении диаграммы состояний тройных систем Al-Fe-
Се и Al-Fe-Nd, в области богатой алюминием;
-установлении и построении квазибинарных систем и проведение с их помощью сингулярной триангуляции систем А1-Fe-Ce и Al-Fe-Nd, в области богатой алюминием;
- выявлении и определении координат фазовых превраще
ний и областей кристаллизации фаз в указанных системах;
-установлении закономерности влияния церия, лантана и неодима на акустодемпфирующие и механические свойства алюминиево-железовых сплавов;
-определении кинетических и энергетических параметров процесса окисления твердых алюминиево-железовых сплавов, содержащих РЗМ.
Практическая значимость работы заключается в: -разработке новых алюминиевых сплавов с повышенным содержанием железа в качестве акустодемпфирующих материалов. Разработанные сплавы с улучшенными акустодемпфирую-щими свойствами прошли полупромышленные испытания в условиях АООТ «Душанбинского арматурного завода им. С. Орджоникидзе».
Апробация работы. Основные положения диссертации обсуждались на: Республиканском научно-практическом конференции «Технология новых конструкционных материалов и их применение в производстве» (ТГПУ - Душанбе. 2001г.); Республиканском научно-практическом семинаре «Внедрение разработок ученых Таджикистана в промышленность» (Госкомпром при правительстве РТ- Душанбе. 2001г.); Международной научно-технической конференции «Генезис, теория и технология литых материалов»(ВГУ-Владимир-Суздаль, Россия. 2002г.); Международной научно-практической конференции «16-сесия Шурой Оли Республики Таджикистан (12-го созыва) и ее историческая значимость в развитии науки и образования» (ТТУ-Душанбе.2002г.); Международной конференции по современным проблемам физико-механических свойств конденсированных сред (ХГУ-Худжанд. 2002г.)
7 Публикации. По результатам исследований опубликованы
11 научных работ в журналах и материалах Международных и Республиканских конференций.
Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из трех глав, 109 страниц машинописного текста, 44 рисунков, 28 таблиц, 54 библиографических названий и приложения.
Структура и свойства сплавов систем А1-РЗМ (цериевой подгруппы)
Диаграмма состояния Al-La была подробно изучена с по мощью методов микроструктурного и рентгеновского анализов. Результаты исследований сплавов данной системы обобщены в справочник [1]. В системе образуются соединения AlMLa3. Al3La, Alx La, Al2La, AlLa, AlLa3. Соединения All iLa3iAl2La плавятся конгруэнтно при температуре 1240 и 1405С, соответ ственно. Соединения Al3La, Alx La, Al2 La, AlLa3 образуются по перитектическим реакциям при температурах 1170, 1240,873,550 С,, соответственно (рис.1.2). В сплавах системы кристаллизуются эвтектики А1 +AlnLa3 при температуре 640 С, AlnLa3 + AlxLa при температуре 1220 С и La + AlLa3 при температуре 547 С. Предположительно при температуре 915 С соединение All iLa3 претерпевает полиморфное превращение. А1 не растворяется в твердом (La). Растворимость La в (А1), определенная методами микроструктурного анализа, измерения электросопротивления и микротвердости при температурах 620, 600, и 500С составляет 0,006% (ат.) [0,03% (по массе)], 0,002 % (ат.) [0,01 % (по массе)] 0,002 % (ат.) [ 0,01 % (по массе)], соответственно. Максимальная растворимость лантана в алюминии при температуре 640С равна 0,01 % (ат.) [0,05 % (по массе)] La [10]. Данные о кристаллической структуре соединений, образующихся в системе А1 - La, приведены в табл.1.2. С ростом содержания лантана в алюминии от 1,0 до 7,0 мас.% плотности тока пассивации и полной пассивации заметно увеличиваются. При дальнейшем увеличении концентрации легирующего металла до 12 % плотности токов начала пассивации и полной пассивации, растут незначительно. При переходе эвтектической точки (сплав, содержащий 15 % лантана) наблюдается скачкообразный рост плотности токов начала пассивации что, связывают авторы [10] с интенсивным растворением при наложении внешнего потенциала первично закристаллизовавшейся фазы La3Aln.
Периоды решетки, электросопротивление, твердость, прочность и относительное удлинение Приведенная на рис.1.3 диаграмма состояния системы А1-Се основана на данных работ [7, 13-15]. В системе обнаружено пять соединений, из которых Се3А1 и СеА12 плавятся конгруэнтно при температурах 655 и 1480С, соответственно. Соединения СеА1 и СезАІц образуются по перитектическим реакциям Ж+СеА12 —СеА1 при температуре 845С и Ж+СеАЬ РСе3А1ц при температуре 1235 С. Соединение СеА13 образуется по перитектоидной реакции СеА12 + (ЗСе3 Aln = СеА13 при температуре 1135 С. Соединения Се3А1п и Се3А1 претерпевают полиморфные превращения при температурах 1020 и 250 С, соответственно. В сплавах кристаллизуются три эвтектики: Ж (А1)+ осСе3А1ц при содержании -4,0% (ат.) Се и температуре 640 С, Ж (ЗСе3А1+СеА1 при -70,0% (ат.) Се и 645С и Ж (уСе)+ (ЗСе3А1 при -89,0% (ат.) Се и 580С. Растворимость Се в А1 составляет -0,01%) (ат.) Се при температуре 640С. Повышение прочности и твердости и снижение величины относительного удлинения незначительны, как это имеет место при введении добавок церия или редкоземельных смесей. Данные о кристаллической структуре соединений, образующихся в системе А1-Се, приведены в табл. 1.3. На основании результатов работ [16-17] и физико-химических закономерностей взаимодействия А1 с РЗМ в работе [7] построена обобщенная диаграмма состояния А1-Рг (рис. 1.4). В сплавах системы образуется шесть интерметаллических соединений А1цРг3, Al3Pr, Al2Pr, AlPr, А1Рг2, А1Рг3. Из этих соединений только одно А12Рг плавится конгруэнтно при 1480 С. Соединения АІцРгз, AlPr, А1Рг2 кристаллизуются по перитек-тическим реакциям при 1075 и 630 С, соответственно. В сплавах системы кристаллизуются две эвтектики: (Al)+a-Ali tРг3 и AlPr2+a-Pr при температурах 640 и 650С при содержании 5% и -82% (ат.) Рг, соответственно. Согласно работе [16] эвтектика (А1)+ос-А1 іРг3 кристаллизуется при температуре 651 С и содержании 2,60% (ат.) Рг. Поэтому эта область диаграммы состояния требует уточнения. Соединения АІцРгз, AlPr, АІРгз претерпевают полиморфные а Р превращения при температурах 965, 700 и 330С, соответственно. Взаимная раствори
Система Al -CeFe2Al8 -CeFe4Al8 - Fe2Al5
По результатам рентгенофазового, термического и микроструктурного анализов построена диаграмма фазового равновесия системы Al-Fe-Ce, в области 0...0,333ат. доли церия при температуре 770К [30]. В рассматриваемой области концентрации выявлено образование тройных соединений CeFe4AL8, CeFe2Alio, CeFe2Al8, CeFeM...i,0 Al0,6... і,о- Тройные соединения CeFe4Alg и CeFe2Al8 относятся к структурному типу, типа СеМп4А18 и CeFe2Al8, соответственно [27-29]. Двухфазные рав новесия от тройного соединения CeFe4Al8 исходят к двой ным интерметаллидам боковых систем Al-Fe, А1-Се, а от трой ного соединения CeFe2Al8 к двойным интерметаллидам Fe4А113, Се3А1ц и СеАІз. CeFe2Al8 также находится в равновесии с тройными соединениями CeFe4Al8 и CeFe2Ali0. Тройное со единение CeFe2Alio, в свою очередь, находится в равновесии с алюминиевым твердым раствором и от него двухфазные равно весия исходят к двойным интерметаллидам Fe4Ali3 и Се3А1и [30]. В результате исследований нами подтверждено наличие следующих двухфазных равновесий в системе Al-Fe-Ce: А1-CeFe2Ali0, CeFe2Al10-CeFe2Al8, CeFe2Al8 - CeFe4Al8, CeFe4Al8 -Fe2Al5. Характерные дифрактограммы сплавов в виде штрих-дифрактограмм приведены на рис 2.3. Дифференциально - термическим анализом установлено, что температура плавления тройных соединений CeFe2AlI0, CeFe2Al8, CeFe4Al8 составляют 1080 С, 1050 С и 1570 С, соответственно. Разрез CeFe2Al8-CeFe4Al8 (рис. 2.4а, табл.2.1). Исследование сплавов данного разреза методами РФА и ДТА показало, что структуры сплавов состоят из двух фаз. Взаимная растворимость компонентов в данной системе незначительна. На термограммах (рис. 2.5) всех сплавов, расположенных на указанном разрезе обнаружен по два термических эффекта, первый из которых относится к кристаллизации твердого раствора на основе CeFe4Al8, и второй термический эффект относится к пери тектической реакции K+CeFe4Al8 CeFe2Al8, протекающей при 1100С (1373К) и -10 мол% CeFe4Al8. Таким образом, разрез CeFe2Al8 - CeFe4Al8 является квазибинарным сечением тройной Al-Fe-Ce и относится к перитектическому типу. Разрез CeFe4Al8-Fe2AI5 (рис2.4б, табл.2.1). Сплавы данного разреза также исследовались методами РФА и ДТА анализа.
По результатам исследования построено политермическое сечение CeFe4Al8-Fe2Al5. Как видно из рис. 2.46, данная система относится к квазибинарным системам эвтектического типа. На термограммах сплавов (рис. 2.6) термические эффекты относятся к эвтектической реакции K CeFe4Al8-Fe2Al5 с образованием интерметаллидов CeFe4Al8 и Fe2Al8. Как видно из рисунка 2.36, эвтектика кристаллизуется при температуре 1120С (1393К) и содержит 89 мол. % Fe2Al5 и 11 мол. % CeFe4Al8. Разрезы Al-CeFe2Alio и CeFe2Ali0- CeFe2Al8 (рис. 2.7 а, б, табл. 2.1) По данным исследовании серии сплавов, расположенных на приведенных разрезах, построены их диаграммы состояния (рис. 2.7а,б). Ввиду того, что интерметаллические соединения CeFe2Alio и CeFe2Al8 плавятся инконгруэнтно, сплавы данных разрезов являются частично квазибинарными. Четырехфазные перитектические реакции )K+CeFe4Al Al+CeFe2Alio и )K+CeFe4Al8 Al+CeFe2Al10+CeFe2Al8 протекают при 640С и 1015С, соответственно. На термограммах сплавов (рис2.8, 2.9.) расположенных на разрезах Al-CeFe2Ali0, CeFe2Ali0 -CeFe2Al8 обнаружены по три термических эффекта относящиеся к кристаллизации CeFe4Al8, CeFe2Al10H Al [39]. В результате исследований вышеприведенных политермических разрезов и серии сплавов расположенных параллельно сторонам вторичных систем было построено проекция поверхности ликвидуса системы Al-CeFe2Alg-CeFe4Al8 и Fe2Al5. Поверхность ликвидуса включает в себе одиннадцать полей первичной кристаллизации и характеризуется наличием восемнадцати критических точек эвтектического и перитектического типа. В системе установлено существование четырех трехфазных (ei-fe4), и одного четырёхфазного (Ei), эвтектического превращения и четырех трехфазных, (pi- p4), девяти четырех-фазных (Pi-rP9), перитектического типа, координаты которых сведены в табл.2.2. Процесс кристаллизации в системе завершается в нонва-риантной точке ез при 640С (913 К) по реакции Ж АІ+СезАІц. Основную часть поверхности ликвидуса занимают поля кристаллизации интерметаллидов CeFe4Al8 и Fe4Al5 [39].
Диаграмма фазовых равновесий системы Al-Fe-Nd, в об ласти 0-33,3 ат% неодима ранее изучено и описано в работе [32]. Построено изотермическое сечение при температуре 770К. В исследованной области концентраций обнаружено об разование тройных соединений NdFe4-3,3A.l8-8,7 NdFe2Ali0, NdFei,65_i,2Alo,35-o,8- Структура тройного соединения NdFe4-3,3Al8-8,7 принадлежит к тетрагональной сингонии и структурному типу ТпМпі2- Периоды решетки данного соединения равны а=0,8884, с=0,505нм [40]. От тройного соединения NdFe4.3,3Al8.87 двухфазные равновесия исходят к двойным интерметаллидам боковых систем А1-Fe, Al-Nd, а от тройного соединения NdFe2Ali0 к двойным интерметаллидам Fe4Ali3, NdsAl11. Тройная фаза NdFe2Alio находится также в равновесии с алюминиевым твердым раствором и тройным соединением NdFe4-3,3Al8_8i7. Соединение Nd2Fei3 растворяет 0,45 ат% алюминия (а=0,858-0,889нм, с=1,246-1,290 нм) Остальные бинарные соединения не обладают заметной растворимостью третьего компонента. По результатам исследования нами было подтверждено наличие следующих двухфазных равновесий в системе Al-Fe-Nd: Al-NdFe2Al10, NdFe2Al10- NdFe3,65Al8,35, NdFe3,6sAl8,35-NdAl2. Характерные дифрактограммы в виде штрихдифракто-грамм приведены на рис 2.11. Дифференциально-термическим анализом впервые нами установлено, что температуры плавления тройных соединений NdFe2Al10, NdFe3,65Al8,35, равняются 1200 и 1310С, соответственно.
Влияние церия, празеодима и неодима на механические свойства алюминиево-железовых сплавов
Отожженный алюминий технической чистоты при комнатной температуре имеет ав=80 МПа, 5=40%, \/=90% и НВ=250 МПа. Добавки железа в небольших количествах к алюминию повышает его прочность, но понижают пластичность. Сплав алюминия с 1,16 мае % железо обладает высоким пределом прочности и твердости [48]. Применение алюминиево-железовых сплавов в качестве конструкционных материалов связано именно с их прочностью и технологичностью. Последнее время в качестве легирующих добавок к алюминиевым сплавам широко стали применять редкоземельные металлы. Изучение структуры и свойств отдельных металлов позволило открыть у них особые качества, необходимые для работы новейших физических приборов. Учитывая всестороннее преимущества этих уникальных металлов в представленной работе в качестве легирующих добавок к алюминиево-железовым сплавам использовали такие редкоземельные металлы, как церий, празеодим и неодим. Испытанием на растяжение подвергались образцы с круглым сечением. Количество, состав и метод получения образцов приведены в разделе 3.1. Из полученных сплавов отливали в графитовую изложницу образцы диаметром 10мм и длиной 140 мм.[49]. Полученные, таким образом, образцы подвергались механической обработке резанием и доводились до размера: диаметр рабочей части d0= 6 мм и длины рабочей части /0=10xd0 по ГОСТ 1497-84. Испытание производили на разрыв ной машине типа Р-5 в пределах измерения 1000-10000 кгс. Машина Р-5 предназначена для испытания образцов из металлов на растяжение по ГОСТ 1497-81, а также на сжатие и изгиб, согласно требованиям ГОСТ 7855-84. Конструкция машины выполнена по принципу разрывных машин с электромеханическим приводом активного захвата и рычажно-маятниковым силоизмерителем.
Данные полученные при испытании механических свойств сплавов приведены в таблице 3.3. Из таблицы 3.3. видно, что алюминиево-железовый сплав эвтектического состава (2,18 мас.% железа) имеет повышенные механические свойства. Отмечен рост прочности и твердости (по сравнению с чистым алюминием), относительное удлинение при этом уменьшилось [50]. Микродобавки редкоземельных металлов РЗМ (где РЗМ-Се, Рг и Nd) по разному влияют на механические свойства алюминиево-железового сплава (рис.3.6). Добавка церия к алюминиево-железовым сплавам приводят к нейтрализации влияния железа, значительному повышению пластичности, прочности, измельчению зерен. Как видно из таблицы, сплав, содержащий 0,1 % (по массе) церия, имеет наилучшие механические свойства. По мере увеличения концентрации неодима (до 0,5%) относительное удлинение изменяется незначительно, в то время как твердость заметно повышается. У сплава с 0,005% (по массе) неодима твердость составляет 249,7 МПа, сплав с 0,1 % (по массе) неодима 258,2 МПа. Такая же ситуация наблюдается с празеодимом. В целом по мере увеличения концентрации легирующего элемента до 0,1 мас.% отмечается положительное его влияние на пластичность, прочность и твердость алюминиево-железового сплава (рис. 3.6). Однако, дальнейший рост концентрации РЗМ проводит к снижению отдельных показателей свойства. Исследования проводили на установке ТТУ-1, прототип установки МИСИС-2, разработанный д.т.н., доцентом кафедры "Безопасность жизнедеятельности" Таджикского Технического Университета Хакдодовым М.М. [51]. Схема установки представлена на рис.3.7. Отличительные особенности установки ТТУ-1 от известных установок заключается в его простоте и универсальности. Применение нагревательных элементов в установке позволяют исследовать температурную зависимость акустодемпфирующих свойств металлических материалов. Устройства для регулирования угла наклона образца позволяет измерить акустические характеристики и демпфирующие способности металлических материалов от условия нагружения и зву-коизлучения в неравновесных условиях. Универсальность разработанной установки заключается в исследовании процесса соударения и звукоизлучения в равновесных и неравновесных условиях нахождения исследуемого материала, а также изменение параметров процесса соударения. Установка состоит (рис. 3.7) из подвижной 1 и неподвижной 2 плит закрепленных на стойках 3. На неподвижной плите 2 устанавливается образец 8, натянутые вольфрамовой нитями грузом 5. На подвижной плите 1 установлена трубчатая печь 13 для нагрева шарика 11. К трубчатой печи 13 сверху присоединен бункер для шаров, а снизу электромагнит№1-1 1 и электро-магнит№2-12. На стойках 3 также крепятся нагревательные элементы 9 для нагревания пластины (образца), ловушка для шаров 7 и измерительный микрофон 6, который соединен к панели акустоизмерительных приборов 15.
Температура пластины (образца 8) измеряется приборами 16. Процесс исследования акустодемпфирующих свойств металлических материалов на установке ТТУ-1 заключается в следующем. Образец 8 в виде пластины размером 50x50x10 мм устанавливается на неподвижной плите 2 между вольфрамовыми нитями, натянутые грузом 5. Плоскость подвески образца наклонен к горизонтальной плоскости под углом 5 при помощи устройства 4, чтобы избежать повторные соударения. Ударный элемент в виде стального шарика 10 (сталь ШХ 15), который притягивается электромагнитом 11 к нижней части его сердечника с определенной высоты свободным падением генерировал колебания в свободно подвешиваемому плоском образце за счет перехода потенциальной энергии в кинетическую. Шары, отскочившие от образца 8, собрали в приемнике 7. Звуковые колебания регистрируются микрофоном 6 и попадает в измерительный тракт 15. Конструкция установки предусматривает снижение шумового фона до минимальных значений. Она смонтирована на звукопоглощающем двухслойном материале, состоящая из войлока (10мм) и поролона (30мм). Нижняя поверхность стола имеет поролоновую изоляцию толщиной 10 мм. Для обеспечения в помещении звукового поля близкое к диффузным, вся установка размещена в звукоизолирующей кабине. Надежность экспериментальных данных и опытов обеспечивалось постоянством формы и размеров образцов. Масса шара (т) и размеров возбуждаемой пластины соответствовали условию: m 4,6 plh, где, р-плотность материала пластины, кг /мЗ, 1-расстояние от точки приложения ударов до ближайшего края пластины, м; h-толщина пластины, м. Толщина пластины должна быть не менее, чем в пять раз меньше других размеров. Применяемые образцы отвечали этому условию. Звукоизлучение возбужденного образца фиксировали микрофонным капсулем МК-102, расположенным под центром образца на расстоянии 100 мм, что обусловлено допустимым соотношением между прямым и отраженным сигналами, которое должно отвечать соотношению 10:1.
Согласно применяемой методике, звуковой сигнал, воспринимаемый микрофонным капсулем МК102 и преобразованным им в электрический сигнал, усиливается предусилителем MV-102 и подается на вход точного импульсного шумомера, стрелочный индикатор которого позволяет регистрировать уровни звукового давления (УЗД) в диапазоне 30... 130 дБ. Результат проведенных исследований во многом зависит от характеристик измерительных приборов и слаженности измерительного тракта. Приборы входящие в измерительный тракт установки ТТУ-1, позволяет одновременно измерять уровни звука, УЗД, наблюдать на экране осциллографического индикатора частотный спектр значений УЗД в виде ступенчатой диаграммы измерять скорость затухания звуковых колебаний и коэффициент потерь материала. В качестве основной характеристики демпфирующих способности исследуемых материалов выбрали скорость затухания звука, пропорциональному коэффициенту потерь. Скорость затухания звука исследуемых образцов после возбуждения свободных колебаний определяли по осциллограмам, показывающим время затухания колебаний от максимального значения
Исследование акустодемпфирующих свойств алюминиево железовых сплавов легированных РЗМ
Метод свободных затухающих колебаний применяется в широком диапазоне частот. Коэффициент потерь в этом случае можно определить по параметрам затухающих колебаний логарифмическому декременту 8д , времени реверберации колебаний, скорости затухания или нарастания колебаний и др. Испытания акустодемпфирующих свойств подвергались пластины прямоугольной формы размером 50x50x1Омм, количество, состав и метод получения которых приведены в разделе 3.1. Основной целью и задачей являлось определение акустодемпфирующих характеристик алюминиево-железовых сплавов легированных редкоземельными металлами. Результаты исследования приведены в табл. 3.4.и на рис.3.8-3.10. Как следует из приведенных данных увеличение концентрации РЗМ (где, P3M-Ce,Pr, Nd) в сплавах систем Al-Fe-P3M. , от 0,005 мас.% РЗМ до 0,5 мас.% РЗМ значительно изменяет акустодемпфирующие свойства этих сплавов. Наилучшими характеристиками во всем диапазоне легирования обладают алю-миниево-железовые сплавы, легированные церием. Что касается сплавов с празеодимом и неодимом, то алюминиево-железовых сплавов, легированных празеодимом от предела прочности при растяжении ов(а), относительного удлинения 5(6) и твердости НВ (в) неодимом от предела прочности при растяжении ав(а), относительного удлинения 5(6) и твердости НВ(в) они в основном имеют высокие демпфирующие свойства при 0,005 мае. %Рг и 0,05 мас.% Nd. Наиболее низкой демпфирующей способностью обладают сплавы 2.2 (0,05 Рг) и 3.3. (0,1 Nd) [52]. Следует отметить, что сплавы легированные РЗМ, независимо от количества последнего превосходят по своим акусто-демпфирующим свойствам исходного нелегированного сплава. Таким образом, исследованные сплавы обладают достаточно высокими демпфирующими свойствами, что позволяет использовать их для изготовления деталей механизмов и машин с улучшенным шумо-вибропоглашающими характеристиками. [53-54]. 1.В системах Al-Fe-Ce и Al-Fe-Nd экспериментально подтверждено существование тройных соединений состава: CeFe2Alio, CeFe2Al8, CeFe4Al8, NdFe2Al10 и NdFe3.65Al8.35. Установлено, что фазы CeFe4Al8,CeFe2Al8 и NdFe3.65Al8,35 плавятся конгруэнтно при 1570С, 1050С и 1310С, a CeFe2Al,n и NdFe2Alio инконгруэнтно при 1080С и 1200С, соответственно. Из выше перечисленных интерметаллидов с алюминиевым твердым раствором в равновесии находятся следующие: CeFe2Al]0 и NdFe2Alio . 2.
Основными методами физико-химического анализа построены диаграммы состояния следующих 8 квази- и частично квазибинарных разрезов, исходящих из алюминия, тройных и двойных интерметаллидов: А1- CeFe2Al10, CeFe.2Ali0 -CeFe2Al8, CeFe2Al8- CeFe4Al8, CeFe4Al8-Fe2Al5 (в системах Al-Fe-Ce); NdFe3,65Al8,35-Fe2Al3, Al-NdFe2Al10, NdFe2Al,0- NdFe3.65Al8.35, NdFe3565Al8,35-NdAl2 в системе Al-Fe-Nd. Показано, что разрезы CeFe4Al8-Fe2Al5 и NdFe3;65Al8j35-NdAl2 являются эвтектическими системами с ограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии, а разрезы CeFe2Al8- CeFe4Al8 и NdFe3!65Al8,35-Fe2Al5 квазибинарными перитектического типа. 3. Проведена сингулярная триангуляция и построена проекция поверхности ликвидуса тройных систем Al-Fe-Ce и Al-Fe-Nd, в области богатой алюминием. Разрезы Al-NdFe2Al0 и Al-CeFe2Alio триангулируют алюминиевый угол систем Al-Fe Се (Nd) на следующие вторичные системы: Al-NdFe2Al 10 Fe4Al13, Al-NdFe2Alio- Al-Nd5Aln Al-CeFe2Al,0 -Fe4Al13, и Al-CeFe2Alio- СЄ4АІЦ. Триангилирующими, также, являются разрезы идущие от CeFe2Al8 и NdFe3,65Al8,35 к СеА12, NdAl2, Fe2Al5, CeFe2Alio и NdFe2Alio- Установлено, что на поверхности ликвидуса наибольшую область первичной кристаллизации имеют интерметаллиды Fe4Al5, NdAl2, CeFe4Al8 и NdFe3,6sAl8,35, как самые тугоплавкие в исследованных системах. Определены характеристики нонвариантных равновесий 18 квазитройных подсистем. 4. Методом массогравиметрии исследована кинетика окисления алюминиево-железового (2,18 %) сплава, легирован ного РЗМ.
Показано, что окисление сплавов в твердом состоя нии протекает по параболической зависимости. Истинная ско рость окисления имеет порядок 10"4, кажущаяся энергия акти вации окисления составляет 52,4-84,2 кДж/моль в зависимости от состава сплавов. 5. На основе технического алюминия, с повышенным со держанием железа, разработаны сплавы с высокой пластично стью и акустодемпфирующими свойствами. Изделия из разра ботанных сплавов прошли опытно-промышленные испытания в условиях АООТ «Душанбинского арматурного завода им. С.Орджоникидзе» в качестве шумопоглощающего зонта.
