Характер фазових рівноваг та термодинамічні властивості сплавів потрійних систем Gd – Al – Ga, Gd – Ge – Ga і Gd – Si – Ga | Портал освітньо-інформаційних послуг «Студентська консультація»

Предмет:

Тип роботи:

Автореферат

К-сть сторінок:

Мова:

Українська

Оцінка:

К (650 год.) відпалювали сплави із вмістом гадолінію більше 30% ат. Сплави із вмістом гадолінію більше 20, але менше 42% ат., відпалено при 673 К (2400 год.). Дослідженню фазових рівноваг у потрійній системі Gd-Ge-Ga передував фазовий та структурний аналіз ряду подвійних сплавів системи Gd-Ge. У результаті вивчення подвійних сплавів системи Gd-Ge встановлено існування раніш невідомого германіду Gd3Ge4 (структурний тип Er3Ge4, a=0, 4098 (1) нм, b=1, 0752 (3) нм, c=1, 4346 (4) нм). Встановлено, що германід Gd11Ge10 існує при температурах поблизу 1373 К і кристалізується у структурному типі Ho11Ge10 (а=1, 0942 (6) нм, с=1, 671 (2) нм). Підтверджено існування сполуки “GdGe2” і проведено розрахунок кристалічної структури цього інтерметаліда (склад – GdGe1. 9, структурний тип DyGe1, 9, a=0, 4140 (1) нм, b=3, 0033 (4) нм, c=0, 4031 (1) нм). Проведено уточнення складу і структури інтерметаліду гадолінію “GdGe2, 57”: сполука кристалізується у структурному типі DyGe3 з періодами a=0, 4089 (1) нм, b=2, 0928 (2) нм, c=0, 3948 (1) нм.

Рис. 2 Фрагменти ізотермічних перерізів діаграми стану системи Gd-Ge-Ga при 673 К (а) та 1073 К (б)

В результаті дослідження відпалених при 673 К потрійних сплавів системи Gd-Ge-Ga встановлено існування п’яти сполук 1 Gd2Ge4, 7-3, 4Ga2, 3-3, 6, 2 Gd0, 22Ge0, 08Ga0, 70, 3 GdGe3, 00-2, 77Ga0, 32-0, 55, 4 Gd0, 3Ge0, 6Ga0, 1 і 5 GdGe0, 80-0, 65Ga1, 20-1, 35, а також твердих розчинів на основі подвійних інтермета-лідів -Gd3Ge5, -Gd2Ge3 і GdGa2 (рис. 2, а). Методом порошку визначено кристалічну структуру двох з синтезованих потрійних сполук, кристалографічну характеристику яких наведено в табл. 2.

Таблиця 2

Кристалографічна характеристика досліджених сполук системи Gd-Ge-Ga

Встановлено, що при температурі 673 К  Gd2Ge3 розчиняє ~28 ат. % Ga, а GdGa2 – ~ 13 ат. % Ge. Розчинність галію в -Gd3Ge5 (як і в  Gd3Ge5 при 1073 К) становить ~20 ат. %.

Характерною рисою фрагменту ізотермічного перерізу діаграми стану системи Gd-Ge-Ga при 1073 К (рис. 2, б) є тверді розчини на основі подвійних германідів (за винятком Gd5Ge4 і Gd3Ge4) і галідів гадолінію. Сполука 6 Gd11, 0Ge9, 58-8, 74Ga0, 42-1, 26, склад якої знаходиться на ізоконцентраті 52, 4 ат. % Gd від ~2 до ~6 ат. % Ga, фактично є стабілізованим галієм твердим розчином на основі високотемпературної сполуки Gd11Ge10. Сполука 5 GdGe1, 0-0, 7Ga1, 0-1, 3, про яку вже згадувалося при аналізі фрагменту ізотермічного перерізу діаграми стану системи Gd-Ge-Ga при 673 К, при 1073 К має область гомогенності від ~34 до 43 ат. % Ga.. Між ізоструктурними сполуками GdGe та GdGa має місце неперервний ряд твердих розчинів. Розчинність галію в -Gd2Ge3 і германію в GdGa2 при 1073 К не відрізняється помітно від розчинності при 673 К. Багаті на гадоліній сполуки Gd5Ge3, Gd5Ga3 та Gd3Ga2 розчиняють відповідно: ~10 ат. % Ga, ~7 ат. % Ge та ~12, 5 ат. % Ge.

Система Gd-Si-Ga (рис. 3). Фазові рівноваги в системі Gd-Si-Ga досліджено на 93 литих і відпалених (1300 годин при 1073 К) сплавах. Аналіз результатів дослідження фазового складу показує, що в системі Gd-Si-Ga утворюються дві потрійні сполуки, склади яких можна наближено описати формулами: 1-GdSi0, 9-0, 6Ga1, 1-1, 4 і 2-GdSi0, 9-0, 6Ga0, 1-0, 4. Кристалографічну характеристику цих сполук наведено в табл. 3.

Таблиця 3

Кристалографічна характеристика потрійних сполук системи Gd-Si-Ga

Для системи Gd-Si-Ga характерно утворення твердих розчинів як на основі галідів, так і на основі силіцидів гадолінію.

Рис. 3 Ізотермічний переріз діаграми стану системи Gd-Si-Ga при 1073 К

Третій розділ містить методику та результати калориметричного дослідження рідких сплавів систем Gd – Ga, Gd-Al, Gd-Si, Si – Ga і Gd – Al – Ga, Gd – Ge – Ga, Gd – Si – Ga.

Для визначення ентальпій утворення металічних розплавів було використано ізопериболічний калориметр, сконструйований на кафедрі фізичної хімії Київського університету [Николаенко И. В., Турчанин М. А., Баталин Г. И., Белобородова Е. А. // Укр. хим. журн. -1987. -53, №8. -С. 50-54]. Методика експерименту полягала в поступовому введенні у вихідний подвійний розплав з певним співвідношенням мольних часток двох металів твердих добавок третього металу (гадолінію), що мали кімнатну температуру, та реєстрації відповідних кривих теплообміну. При дослідженні подвійних систем у розплав першого компоненту вводили наважки другого компоненту.

Парціальні ентальпії змішування компонентів розраховували за формулою (1). При цьому величини відносили до середини інтервалу змінювання складу розчину за рахунок розчинення добавки:

, (1)

де HT298 – ентальпія нагрівання одного молю добавки від стандартної температури до температури досліда Т;

К – коефіцієнт теплообміна калориметра;

0 та  – час початку розчинення добавки і час повернення температури досліда до рівноважної.

При вивченні потрійних сплавів експериментально визначали парціальні ентальпії змішування гадолінію вздовж перерізів із сталим співвідношенням двох інших компонентів. Для більшості перерізів проводили 2 експерименти. У дослідах використовували метали такої ж чистоти, як і при рентгенівському дослідженні. Експерименти