ЭНТАЛЬПИИ РАСТВОРЕНИЯ СПЛАВОВ Zn5Al И Zn55Al, ЛЕГИРОВАННОГО БЕРИЛЛИЕМ

Обидов З.Р., *Амини Р.Н., *Разози М.Б., Бадалов А.Б., Ганиев И.Н.

*Институт химии им. В.И. Никитина АН Республики Таджикистан, Душанбе

Таджикский технический университет им. акад. М.С. Осими, Душанбе 

         Современное состояние и дальнейшее развитие техники и технологии ставят перед химии твердого тела и материаловедения новые задачи и проблемы, требующие более глубоких, фундаментальных исследований свойств отдельных компонентов и их влиянии на коллигативные свойства поликомпонентных систем. Достоверные сведения о термических и термодинамических характеристиках металлических сплавов и интерметаллических соединений приобретают особую актуальность при поиске и разработке рациональной технологии получения материалов с заранее заданными свойствами.

В настоящее время для защиты от коррозии изделий из стали и чугуна применяются металлические покрытия, наносимые на поверхность изделий различными методами. Выбор покрытия и методы нанесения определяются условиями эксплуатации, требованиями надежности и долговечности конструкций.

Наиболее универсальным и распространенным является цинк-алюминиевых покрытие типа «Гальфан I» (сплав цинка с 5 мас.% алюминия) и «Гальфан II» (сплав цинка с 55 мас.% алюминия) с высокими защитными свойствами, которое можно наносить горячим методом путем погружения стальных конструкций в расплав покрываемого металла [1, 2]. 

         Нами проведено калориметрическое исследование величины энтальпии растворения сплавов Zn5Al и Zn55Al, легированного бериллием, в растворах минеральных кислот (HNO3, H2SO4, HCl) с различными концентрациями. Исследования проводились в модифицированной установке  в герметичном калориметре растворения с изотермической оболочкой [3].

         В данной работе экспериментально определены энтальпии растворения сплавов Zn5Al и Zn55Al, которые служили базовыми, исходными составами для последующего получения и изучения тройных сплавов с добавками бериллия.

В результате предварительных опытов были подобраны необходимая масса исходных образцов сплавов (m≈0.02-0.08г), объем и концентрация раствора соляной кислоты (V=150 мл и смл =1 моляльный). Среднее значение величины теплоты растворения каждого состава сплавов определено из не менее пяти опытов. Состав и результаты исследования процесса растворения изученных сплавов приведены в табл. 1, 2.     

         Таблица 1

Влияние бериллия на энтальпию растворения сплава Zn5Al при Т=298 К

Состав сплава, мас.%

№ опыта

Масса образца, г

Энтальпия растворения, Дж

Молярная масса, г/моль

Энтальпия растворения, кДж/моль

 

 

      Zn5Al 

 

 

 

1

0.0113

3.61±0.5

63.45

20.16±0.3

2

   0.0015

5.56±0.4

 

23.17±0.2

3

0.0043

1.47±0.4

 

23.33±0.2

4

0.0037

1.21±0.4

 

20.58±0.2

5

0.0082

2.72±0.4

 

22.18±0.2

 

 

 

 Среднее:    21.884±0.2

 

 

Zn5Al+0.005Be 

 

 

 

1

0.0042

1.98±0.2

63.42

2.99±0.2

2

0.0503

2.36±0.3

 

2.98±0.1

3

0.0776

3.96±0.3

 

3.25±0.2

4

0.0487

1.82±0.2

 

3.11±0.2

5

0.0385

2.11±0.2

 

3.02±0.3

 

 

 

   Среднее:     3.8375±0.2

 

 

Zn5Al+1.0Be 

 

 

1

0.0174

0.67±0.2

62.9

2.42±0.2

2

0.0313

1.15±0.2

 

2.31±0.2

3

0.0051

1.57±0.2

 

1.93±0.2

4

0.0423

1.27±0.2

 

2.05±0.2

 

 

 

Среднее:     2.1775±0.2

 

 

Zn5Al+2.0Be 

 

 

1

0.0043

4.31±0.2

62.34

6.25±0.2

2

0.0536

5.43±0.2

 

6.32±0.2

3

0.0634

6.17±0.2

 

6.05±0.2

4

0.0482

5.07±0.2

 

6.19±0.2

 

 

 

Среднее:     6.2025±0.2

 

Таблица 2

Влияние бериллия на энтальпию растворения сплава Zn55Al при Т=298 К

Состав сплава, мас.%

№ опыта

Масса образца, г

Энтальпия растворения, Дж

Молярная масса, г/моль

Энтальпия растворения, кДж/моль

 

 

      Zn55Al 

 

 

1

0.0068

12.71±0.4

44.26

82.58±0.2

2

0.0054

10.52±0.4

 

79.88±0.3

3

0.0034

6.56±0.4

 

85.19±0.3

4

0.0059

9.84±0.4

 

74.96±0.3

 

 

 

   Среднее:     80.772±0.3

 

 

Zn55Al+0.005Be 

 

 

1

0.0306

3.99±0.3

44.26

5.78±0.2

2

0.0373

5.82±0.3

 

6.1±0.2

3

0.0258

3.52±0.3

 

5.15±0.2

4

0.0362

5.52±0.3

 

5.93±0.2

 

 

 

   Среднее:     5.74±0.2

 

 

Zn55Al+0.05Be 

 

 

1

0.0349

6.81±0.2

44.23

8.63±0.1

2

0.0418

7.6±0.2

 

8.05±0.1

3

0.0555

9.36±0.2

 

7.46±0.1

4

0.0432

7.93±0.2

 

8.25±0.1

 

 

 

Среднее:     8.0975±0.1

 

 

Zn55Al+0.1Be 

 

 

1

0.0221

3.7±0.2

44.2

7.44±0.1

2

0.0396

5.59±0.2

 

6.24±0.1

3

0.0043

5.94±0.2

 

6.11±0.1

4

0.0051

6.85±0.2

 

6.82±0.1

 

 

 

Среднее:     6.6525±0.1

 

 

Zn55Al+2.0Be 

 

1

0.0331

6.49±0.2

43.91

7.89±0.1

2

0.0046

7.48±0.2

 

7.12±0.1

3

0.0501

8.4±0.2

 

7.37±0.1

 

 

 

Среднее:     7.46±0.1

 

         Результаты проведенных исследований позволили установить, что:

 - в исходных двойных системах Zn5Al и Zn55Al по мере увеличения

содержания алюминия, энтальпия растворения сплавов увеличивается от 22 до 80 кДж/моль;

 - при добавлении третьего компонента к исходным двойным сплавам происходит резкое уменьшение энтальпии растворения. Так, в сплавах Zn5Al+Be и Zn55Al+Be это величина уменьшается от 22 до 4 и от 80 до 6 кДж/моль, соответственно;

- в системе Zn55Al+Be с увеличением содержания бериллия величина энтальпии растворения сплавов остаются почти постоянным в пределах ошибки эксперимента.

         Таким образом, установлены значения энтальпии растворения для сплавов Zn5Al и Zn55Al, легированных бериллием и показано влияние алюминия и легирующих компонентов на его изменения.

Литература

1.    Смирягин А.П. Промышленные цветные металлы и сплавы.-   

       М.: Металлургия, 1981. 560 с.

2.   Шлугер А.М., Ажогин Ф.Ф., Ефимов Е.А. Коррозия и защита металлов.-

       М.: Металлургия, 1981. 216 с.

3.    Пупликова О.Н., Глыбин В.П., Полешко Г.Д., Новиков Г.И.

       Калориметрическое определение стандартной энтальпии образования

       иодида цезия. //Ж. Неорган. Химии, 1978, т.23, вып. 12. – 3378 с.