Регистрация / Вход
Прислать материал

Взаимодействие галлий-содержащих водных растворов со сплавом Al–Ge

ФИО: Владимирова Т.Е.

Направление: Материаловедение

Научный руководитель: Родин Алексей Олегович

Институт: Институт новых материалов и нанотехнологий

Кафедра: Кафедра Физической химии

Академическая группа: МФХ-14-1

В природе известны системы, в которых наблюдается эффект быстрого проникновения жидкого металла по границам зерен (Cu-Bi, Ni-Bi, Al-Ga). В системе Al-Ga проникновение жидкого галлия по границам зерен алюминия происходит с максимальной скоростью. Однако, скорость проникновения Ga сильно зависит от чистоты Al. Для изучения эффекта такого проникновения можно использовать две схемы: нанесение металлического галлия на алюминий или формирование тонкого слоя галлия в результате окислительно–восстановительной реакции между металлическим алюминием и растворенным галлием. В последнем случае легирование алюминия может существенно изменить реакционную способность сплава. Подбор условий, обеспечивающих зернограничное разрушение алюминиевого сплава, обеспечивает возможность прямого изучения химического и фазового состава границ зерен алюминиевых сплавов.

В настоящей работе исследовали эффект, возникающий при контакте алюминий-германиевого сплава (Al – 4,5 % Ge) с галлий-содержащими водными растворами. Растворы готовили путем прямого растворения галлия в щелочных растворах различной концентрации. Экспериментальные исследования проводили при температурах от 22 до 70 °С. Для этого образцы сначала выдерживали в растворе в течение различного времени и затем производили испытания методом трехточечного изгиба.

При выдержке образцов в растворе при комнатной температуре ничего не происходило и под действием напряжений на изгиб образцы не ломались, в отличии от испытаний с чистым алюминием. Увеличение температуры приводит к увеличению скорости реакции и формированию галлиевого слоя на поверхности. Это, в свою очередь приводит к проникновению галлия по границам зерен.

Были подобранны оптимальные условия проведения эксперимента для образцов сплава Al–Ge толщиной 3 мм: Т = 44°С, 10 % раствор щелочи и время выдержки образца 12 мин.

Проведенное исследование показало, что аналогично случаю жидкометаллического охрупчивания в чистом алюминии, при контакте алюминия с галлий содержащим водным раствором происходит проникновение галлия по границам зерен Al – 4,5% Ge, что при правильных выбранных условий проведения экспериментов приводит к разрушению образца при испытаниях на изгиб.