Влияние щелочноземельных металлов на теплоемкость и изменение термодинамических функций сплава АК1М2 на основе особо чистого алюминия

В последние годы наметился поворот в производстве интегральных микросхем — переход от использования однокомпонентных металлических материалов к высокочистым сплавам. Использование чистых металлов в качестве проводникового материала приводит к ряду технологических отклонений. Микролегирование металла основы позволяет устранить эти недостатки. Особо чистый алюминий с минимальным содержанием примесей широко используется в электронной технике для изготовления токопроводящих дорожек интегральных микросхем. Поэтому разработка составов новых сплавов на основе этого металла является актуальной задачей. Одним из представителей данной группы сплавов на основе особо чистого алюминия является сплав АК1М2 (Al + 1 % Si + 2 % Cu). Последний сплав был принят в качестве модельного и подвергнут модифицированию щелочноземельными металлами (ЩЗМ).

В режиме «охлаждения» по известной теплоемкости эталонного образца из меди определена теплоемкость сплава АК1М2 с ЩЗМ. При этом получены полиномы, описывающие скорости охлаждения образцов из сплава АК1М2 с ЩЗМ и из эталона. По экспериментально найденным значениям скоростей охлаждения образцов из сплавов и эталона (с учетом их массы) установлены полиномы температурной зависимости теплоемкости сплавов. Температурная зависимость теплоемкости сплавов описывается четырехчленным уравнением. Используя интегральную зависимость удельной теплоемкости сплавов, построены модели температурной зависимости изменений их термодинамических функций.

С помощью полученных зависимостей установлено, что с ростом температуры теплоемкость и термодинамические функции сплавов увеличиваются. Добавки ЩЗМ незначительно уменьшают теплоемкость, энтальпию и энтропию исходного сплава АК1М2 и увеличивают значение энергии Гиббса. В пределах подгруппы ЩЗМ теплоемкость сплавов уменьшается, что коррелирует с теплоемкостью чистых ЩЗМ в пределах подгруппы.

1. Белецкий В. М., Кривов Г. А. Алюминиевые сплавы (Состав, свойства, технология, применение): справочник / Под ред. И. Н. Фридляндера. К.: КОМИТЕХ, 2005. 365 с.

2. Мондольфо Л. Ф. Структура и свойства алюминиевых сплавов. М.: Металлургия. 1979. 639 с.

3. Луц А. Р., Суслина А. А. Алюминий и его сплавы. Самара: Самарск. гос. тенх. ун-т. 2013. 81 с.

4. Ниезов Х. Х., Ганиев И. Н., Бердиев А. Э. Сплавы особочистого алюминия с редкоземельными металлами: монография. Душанбе: ООО «Сармад компания», 2017. 146 с.

5. Азимов Х. Х., Ганиев И. Н., Амонов И. Т., Иброхимов Н. Ф. Влияние лития на теплоемкость и изменение термодинамических функций алюминиевого сплава AЖ2.18 // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2018. Т. 16. № 1. С. 37—44. DOI: 10.18503/1995-2732-2018-16-1-37-44

6. Иброхимов Н. Ф., Ганиев И. Н., Ганиева Н. И. Влияние иттрия на теплофизические свойства сплава АМг2 // Научный вестник НГТУ. 2017. № 2. С. 177—187. DOI: 10.17212/1814-1196-2017-2-177-187

7. Зокиров Ф. Ш., Ганиев И. Н., Бердиев А. Э., Иброхимов Н. Ф. Температурная зависимость теплоемкости и термодинамических функции сплава АК12М2, модифицированного стронцием // Известия Санкт-Петербургского государственного технологического института (технического университета). 2017. № 41 (67). С. 22—26.

8. Ганиев И. Н., Ниезов Х. Х., Гулов Б. Н., Низомов З., Бердиев А. Э. Температурная зависимость теплоемкости и термодинамических функций сплава AКLМ2, легированного празеодимом и неодимом // Вестник Сибирского государственного индустриального университета. 2017. № 3 (21). С. 32—39.

9. Ганиев И. Н., Муллоева Н. М., Эшов Б. Б., Аминбекова М. С. Температурная зависимость теплоемкости и изменение термодинамических функции сплавов системы Рb-Ba // Вестник Санкт-Петербургского государственного университета технологии и дизайна. Серия 1: Естественные и технические науки. 2018. № 2. С. 69—75.

10. Иброхимов Н. Ф., Ганиев И. Н., Низомов З., Ганиева Н. И., Иброхимов С. Ж. Влияние церия на теплофизические свойства сплава AMr2 // Физика металлов и металловедение. 2016. Т. 117, № 1. С. 53—58. DOI: 10.7868/S001532301601006X

11. Гулов С. С., Ганиев И. Н., Сафаров М. М., Ганиева Н. И. Влияние добавок германия и олова на теплопроводность сплава АК7М2 в зависимости от температуры // Доклады АН Республики Таджикистан. 2016. Т. 59, № 3–4. С. 142—145.

12. Ганиев И. Н., Сафаров А. Г., Одинаев Ф. Р., Якубов У. Ш., Кабутов К. Температурная зависимость теплоемкости и изменение термодинамических функций сплава АЖ4.5 с оловом // Известия вузов. Цветная металлургия. 2019. № 1. С. 50—58. DOI: 10.17073/0021-3438-2019-1-50-58

13. Ганиев И. Н. Якубов У. Ш., Сангов М. М., Сафаров А. Г. Влияния кальция на температурную зависимость удельной теплоемкость и изменений термодинамических функции алюминиевого сплава АЖ5К10 // Вестник Казанского технологического университета. 2018. Т. 21, № 8. С. 11—15.

14. Ганиев И. Н., Муллоева Н. М., Низомов З. А., Махмадуллоев Х. А. Теплофизическое свойства и термодинамические функции сплавов системы Pb-Sr // Известия Самарского научно центра РАН. 2014. Т. 16, № 6. С. 38—42. URL: http://www.ssc.smr.ru/media/journals/izvestia/2014/2014_6_38_42.pdf

15. Ганиев И. Н., Алиев Д. Н., Иброхимов Н. Ф., Алиханова С. Д., Одинаева Н. Б. Температурная зависимость термодинамических функций сплавов Zn5Al и Zn55Al // Доклады АН Республики Таджикистан. 2014. Т. 57, № 7. С. 588—593.

16. Зокиров Ф. Ш., Ганиев И. Н., Ибрахимов Н. Ф., Бердиев А. Э. Температурная зависимость теплоемкости и коэффициента теплоотдачи сплава АК12М2 // Вестник технологического университета Таджикистана. 2014. № 1 (22). С. 22—24.

17. Якубов У. Ш., Ганиев И. Н., Махмадизода М. М., Сафаров А. Г., Ганиева Н. И. Влияние стронция на температурную зависимость удельной теплоемкости и изменений термодинамических функций сплава АЖ5К10 // Вестник Санкт-Петербургского государственного университета технологии и дизайна. Серия 1: Естественные и технические науки. 2018. № 3. С. 61—67.

18. Умаров М. А., Ганиев И. Н. Температурная зависимость теплоемкости и изменение термодинамические функций свинца марки С2 // Известия Самарского научно центра РАН. 2018. Т. 20, № 1. С. 23—29. URL: http://www.ssc.smr.ru/media/journals/izvestia/2018/2018_1_23_29.pdf

19. Зиновьев В. Е. Теплофизические свойства металлов при высоких температурах. М.: Металлургия, 1984. 384 с.

20. Ганиев И. Н., Вахобов А. В. Стронций — эффективный модификатор силуминов // Литейное производство. 2000. № 5. С. 28—29.

21. Каргаполова Т. Б., Ганиев И. Н., Махмадуллоев Х. А., Хакдодов М. М. Барий — новый модификатор силуминов // Литейное производство. 2001. № 10. С. 9—10.