МОДЕЛЮВАННЯ І ТЕРМОДИНАМІЧНИЙ АНАЛІЗ РЕАКЦІЙ ПРИ ТЕРМОХІМІЧНОМУ ПРЕСУВАННІ ПОРОШКІВ ІНТЕРМЕТАЛІДНИХ СПЛАВІВ
DOI:
https://doi.org/10.31319/2519-8106.1(46)2022.258408Ключові слова:
моделювання, термодинамічний аналіз, інтерметаліди, термохімічні реакція, термохімічне пресування, енергія активаціїАнотація
Представлено результати термодинамічного аналізу реакцій, що можливі під час одержання порошкових інтерметалідних сплавів за умов термохімічного пресування. На основі термодинамічного аналізу перебігу реакцій утворення інтерметалідних сплавів в умовах термохімічного пресування отримані термодинамічні властивості та константи рівноваги всіх незалежних реакцій утворення інтерметалідів у системах Ni-Al і Ti-Al та їхні енергії активації. Встановлено, що для реакції взаємодії титану та алюмінію з утворенням інтерметалідів енергія активації становить 82,263 кДж/моль, що в ~ 1,8 раза вища за енергію активації Ni-Al сплавів. Встановлено, що інтерметалідні сполуки в системі Ti-Al мають високі значення енергії активації, а відтак, показують складність перебігу термохімічних реакції в звичайних умовах. Аналіз рівноважного стану інтерметалідних сплавів NiAl та TiAl показав, що механізми структуроутворення сплаву якісно розрізняються. На відміну від синтезу алюмініду нікелю, який маж монофазний продукт, дифузійні процеси в TiAl відбуваються повільніше, і синтез г-фази відбувається в процесі охолодження, з повільним рухом межі розділу та зі слабким тепловиділенням (повторне структуроутворення). Рівноважний склад продукту синтезу у системі Ti-Al хоча і цільовим продуктом реакції тут є моноалюмінід титану г-TiAl, але основним (неминуче присутнім) побічним продуктом є б2-Ti3Al.
Посилання
Sereda B., Sereda D., Belokon Y. (2015) Issledovanie korrozii i okisleniya splavov г-TiAl, poluchennyh v samorasprostranyayushchemsya vysokotemperaturnom sinteze [Investigation of corrosion and oxidation of г-TiAl alloys obtained in self propagating high temperature syn-thesis]. Materials Science and Technology Conference and Exhibition. Columbus, (2), 1249–1255.
Sereda B., Belokon Y., Belokon K., Kruglyak D., Kruglyak I., Sereda D. (2019) Termodinami-cheskij analiz protekaniya SVS-reakcij v sisteme splavov Ni-Al. [Thermodynamics analysis of flowing for SHS-reactions in system Ni-Al alloys] Materials Science and Technology Conference and Exhibition. Portland, 1395–1400.
Batalin G.I., Beloborodova E.A., Kazimirov V.P. Termodinamika i stroenie zhidkih splavov na osnove alyuminiya. [Thermodynamics and structure of liquid alloys based on aluminum], M.Metallurgiya.
Belov G.B., Trusov B.G. (2013) Termodinamicheskoe modelirovanie himicheski reagiruyush-chih sistem [Thermodynamic modeling of chemically reacting systems], MGTU im. N. E. Bau-mana
Karapet'yanc M.H. (1975) Himicheskaya termodinamika. [Chemical thermodynamics], Mosk-va:Himiya
Belokon K., Belokon Y. (2018) Ispol'zovanie teplovogo vzryva dlya sinteza intermetallicheskih soedinenij i splavov [The usage of heat explosion to synthesize intermetallic compounds and al-loys], Ceramic Transactions, (261), 109–115.
Informacionno-spravochnaya sistema - Termicheskie Konstanty Veshchestv [Thermal Con-stants of Substances], Vyborka: 01.01.2016.
Veryatin U.D., Mashirev V.P., Ryabcev N.G. (1965) Termodinamicheskie svojstva neorgani-cheskih veshchestv [Thermodynamic properties of inorganic substances], M:Atomizdat
Gelashvili G.A., Dzneladze Z. (1979) Termodinamicheskij raschet reakcij polucheniya interme-tallida Nb3Al metodom sovmestnogo vosstanovleniya okislov niobiya i alyuminiya gidridom kal'ciya. [Thermodynamic Calculation of Reactions for Obtaining Nb3Al Intermetallic Com-pound by the Method of Joint Reduction of Niobium and Aluminum Oxides with Calcium Hy-dride], Poroshkovaya metallurgiya, (8), 13–16.
Najborodenko Y.S., Lavrechuk G.V., Filatov V.M. (1982) Samorasprostranyayushchijsya vyso-kotemperaturnyj sintez alyuminidov. I Termodinamicheskij analiz [Self-propagating high-temperature synthesis of aluminides. I Thermodynamic analysis], Poroshkovaya metallurgiya, (12), 4–8.
Landiya N.A. (1962) Raschet vysokotemperaturnyh teploemkostej tverdyh neorganicheskih veshchestv po standartnoj entropii [Calculation of high-temperature heat capacities of solid inorganic substances using standard entropy], Tbilisi:Izd-vo AN. Gruz. SSR.
Zhuhovickij A.A., SHvarcman L.A. (1987) Fizicheskaya himiya: ucheb. dlya vuzov [Physical chemistry: textbook. for universities], M:Metallurgiya.
Imayev V.M., Imayev R.M., Gaisin R.A., Nazarova T.I., Shagiev M.R. and Mulyukov R.R. (2017) Zharoprochnye intermetallidnye splavy i kompozity na osnove titana: mikrostruktura, mekhanicheskie svojstva i vozmozhnosti primeneniya [Heat-resistant intermetallic alloys and composites based on titanium: microstructure, mechanical properties, and possible application] Mater. Phys. Mech, (33), 80–96.
Kastenhuber M., Klein T., Clemens H. and Mayer S. (2018) Adaptaciya mikrostruktury i himi-cheskogo sostava usovershenstvovannyh splavov na osnove г-TiAl dlya povysheniya soprotivle-niya polzuchesti [Tailoring microstructure and chemical composition of advanced г-TiAl based alloys for improved creep resistance], Intermetallics, 2018, (97). 27–33.
Sereda B., Belokon Y., Sereda D., Kruglyak I. (2019) Modelirovanie processov polucheniya na osnove TiAl i CiAl v usloviyah SVS dlya aerokosmicheskih prilozhenij [Modeling of processes for the production of bassed TiAl and NiAl in the conditions of SHS for aerospace applications], Materials Science and Technology Conference and Exhibition. Portland, 2019, 137–142.
Sereda B., Sereda D., Belokon Y. Investigation of corrosion and oxidation of г-TiAl alloys ob-tained in self propagating high temperature synthesis. Materials Science and Technology Confer-ence and Exhibition. (Columbus, October 4-8, 2015). Columbus, 2015. Vol. 2. P. 1249–1255.
Sereda B., Belokon Y., Belokon K., Kruglyak D., Kruglyak I., Sereda D. Thermodynamics analysis of flowing for SHS-reactions in system Ni-Al alloys. Materials Science and Technology Conference and Exhibition. (Portland, September 29 – October 3, 2019). Portland, 2019. P. 1395–1400.
Баталин Г.И., Белобородова Е.А., Казимиров В.П. Термодинамика и строение жидких сплавов на основе алюминия. Москва : Металлургия, 1983. 160 с.
Белов Г.Б., Трусов Б.Г. Термодинамическое моделирование химически реагирующих сис-тем [Электронная версия]. Москва : МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2013. 96 с. Режим доступа: http://ihed.ras.ru/~thermo/MU-Belov-Trusov.pdf
Карапетьянц М.Х. Химическая термодинамика. 3-е изд., перераб. и доп. Москва : Химия, 1975. 584 с.
Belokon K., Belokon Y. The usage of heat explosion to synthesize intermetallic compounds and alloys. Ceramic Transactions. 2018. Vol. 261. P. 109–115.
Информационно-справочная система «Термические Константы Веществ» [Электронная версия]. – Режим доступа: http://www.chem.msu.su/rus/ tkv/welcome.html. Выборка: 01.01.2016.
Верятин У.Д., Маширев В.П., Рябцев Н.Г. и др. Термодинамические свойства неорганичес-ких веществ : справочник / Под ред. А. П. Зефирова. Москва : Атомиздат, 1965. 460 с.
Гелашвили Г.А., Дзнеладзе Ж.И. Термодинамический расчет реакций получения интерме-таллида Nb3Al методом совместного восстановления окислов ниобия и алюминия гидридом кальция. Порошковая металлургия. 1979. № 8. С. 13–16.
Найбороденко Ю.С., Лавречук Г.В., Филатов В.М. Самораспространяющийся высокотем-пературный синтез алюминидов. I Термодинамический анализ. Порошковая металлургия. 1982. № 12. С. 4–8.
Ландия Н.А. Расчет высокотемпературных теплоемкостей твердых неорганических ве-ществ по стандартной энтропии. Тбилиси : Изд-во АН. Груз. ССР, 1962. 222 с.
Жуховицкий А.А., Шварцман Л.А. Физическая химия : учеб. для вузов. 4-е изд., перераб. и доп. Москва : Металлургия, 1987. 688 с.
Imayev V.M., Imayev R.M., Gaisin R.A., Nazarova T.I., Shagiev M.R. and Mulyukov R.R. Heat-resistant intermetallic alloys and composites based on titanium: microstructure, mechanical properties, and possible application, Mater. Phys. Mech. 2017. No. 33, P. 80–96.
Kastenhuber M., Klein T., Clemens H. and Mayer S. Tailoring microstructure and chemical composition of advanced г-TiAl based alloys for improved creep resistance. Intermetallics. 2018. No. 97. P. 27–33.
Sereda B., Belokon Y., Sereda D., Kruglyak I. Modeling of processes for the production of bassed TiAl and NiAl in the conditions of SHS for aerospace applications. Materials Science and Technology Conference and Exhibition. (Portland, September 29 – October 3, 2019). Portland, 2019. P. 137–142.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
a. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
b. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
c. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
