Характер фазових рівноваг та термодинамічні властивості сплавів потрійних систем Gd – Al – Ga, Gd – Ge – Ga і Gd – Si – Ga

КИЇВСЬКИЙ УНІВЕРСИТЕТ імені ТАРАСА ШЕВЧЕНКА

 

 

02. 00. 04 – фізична хімія

 

ГОЛОВАТА Наталія Валеріївна

 

УДК 669. 862: 541. 11

 

Київ – 1999

 

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Київському університеті імені Тараса Шевченка.

Науковий керівник: доктор хімічних наук, професор Бєлобородова Олена Арсеніївна, Київський університет імені Тараса Шевченка, кафедра фізичної хімії.

Офіційні опоненти: доктор хімічних наук, старший науковий співробітник Туркевич Володимир Зіновійович, Інститут надтвердих матеріалів НАН України, заступник директора з наукової роботи кандидат хімічних наук Іванов Михайло Ігоревич, Інститут проблем матеріалознавства імені І. М. Францевича НАН України, старший науковий співробітник відділу фізичної хімії неорганічних матеріалів.

Провідна установа: Львівський державний університет імені Івана Франка, м. Львів

Захист відбудеться “19” квітня 1999 р. о 14. 00 годині на засіданні спеціалізованої вченої Ради Д 26. 001. 03 Київського університету імені Тараса Шевченка за адресою: 252033, м. Київ, вул. Володимирська, 64, хімічний факультет, Велика хімічна аудиторія.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Київського університету імені Тараса Шевченка, м. Київ, вул. Володимирська, 58.

Автореферат розісланий “16” березня 1999 р.

 

 

Актуальність теми. Розвиток багатьох галузей сучасної техніки в значній мірі визначається успіхами у створенні нових матеріалів, в тому числі і металічних. Завдяки особливим магнітним та електрофізичним властивостям перспективним джерелом таких матеріалів продовжують залишатись рідкісноземельні метали (РЗМ) та сплави на їх основі. До найбільш важливих галузей застосування РЗМ та їхніх сплавів відносяться атомна техніка, електроніка, радіотехніка та радіоелектроніка, металургійна і хімічна промисловості. Тому синтез та всебічне вивчення бінарних та багатокомпонентних сплавів РЗМ є актуальним.

Теоретичну основу створення нових металічних матеріалів становлять результати дослідження фазових рівноваг, термодинамічних властивостей і структурних характеристик сплавів в широкому інтервалі температур і концентрацій, включаючи рідку фазу. На даний час досить повно вивчені діаграми стану, кристалічна структура інтерметалічних сполук і термодинамічні властивості подвійних систем РЗМ з р-металами. Потрійні системи, що містять РЗМ і два р-метали, на даний час досліджені значно менше. Вивчення фізико-хімічних властивостей таких систем доцільно проводити у зв’язку з розробкою наукових основ створення сплавів, що можуть застосовуватись як нові матеріали.

В зв’язку з цим метою даного дослідження є: встановлення характеру фазових рівноваг в потрійних системах Gd-Al-Ga, Gd-Ge-Ga та Gd-Si-Ga; дослідження термодинамічних властивостей розплавів цих систем; встановлення зв’язку концентраційних залежностей термодинамічних характеристик з особливостями структури сплавів потрійних систем; визначення кореляції між характером взаємодії компонентів у потрійних системах та відповідних подвійних граничних системах; виявлення закономірностей сплавоутворення в потрійних системах Gd-Al (Ge, Si) -Ga.

Наукова новизна роботи: вперше методом рентгенівського фазового аналізу вивчено фазовий склад сплавів і побудовано фрагменти ізотермічних перерізів діаграм стану системи Gd-Ge-Ga (в інтервалі 20 – 42 ат. % гадолінію) при 673 К і систем Gd-Ge-Ga (вище 30 ат. % Gd), Gd-Al-Ga та Gd-Si-Ga при 1073 К; встановлено існування подвійного германіда гадолінію Gd3Ge4; уточнено склад сполуки “GdGe2. 57“ – GdGe3, а також підтверджено існування германідів Gd11Ge10 і GdGe1, 9; визначено границі існування твердих розчинів на основі подвійних сполук граничних бінарних систем Gd-Ga, Gd-Al, Gd-Ge, Gd-Si; вперше в потрійних системах Gd-Al (Ge, Si) -Ga синтезовано 11 потрійних сполук, для 6-ти з них визначено кристалографічні характеристики; прямим калориметричним методом вперше виміряно парціальні для гадолінію і розраховано інтегральні ентальпії змішування розплавів потрійних систем Gd-Al (Ge, Si) -Gа; запропоновано метод оцінки інтегральних ентальпій змішування в потрійних системах у широкій області концентрацій з експериментальних даних на основі теорії ”оточеного атомa”.

Наукова та практична цінність роботи. Результати, одержані в роботі, дають можливість розширити уявлення щодо характеру взаємодії РЗМ з двома р-металами. Значний експериментальний матеріал про фазовий склад сплавів потрійних систем Gd-Al (Ge, Si) -Ga та кристалічну структуру подвійних та потрійних сполук, що утворюються в цих системах, а також про термодинаміку сплавоутворення в досліджених системах буде використаний в довідникових виданнях для спеціалістів з кристалохімії та матеріалознавства. Дані проведеної роботи дозволяють вибрати склад сплавів, розробити термічні режими їхнього приготування з метою апробації цих сплавів як нових металічних матеріалів.

Особистий внесок автора дисертації полягає в аналізі літературних даних з вивченої проблеми, безпосередній участі у виготовленні сплавів та проведенні рентгенівського дослідження, в експериментальній роботі по дослідженню термодинаміки взаємодії компонентів та обчисленні ентальпій змішування досліджених потрійних систем, в аналізі та інтерпретації одержаних результатів, в написанні наукових праць та підготовки їх для публікації, адаптації розрахункових програм за теорією ”оточеного атома” до об’єктів даного дослідження.

Дослідження, проведені в даній роботі, здійснено в межах науково-дослідницької тематики кафедри фізичної хімії і НДНЦ “Фізика, механіка та технології неоднорідних систем” (держ. /бюдж. тема № 599 “Вивчення взаємодії РЗМ з галієм і В-металами 3-5 груп Періодичної системи з метою пошуку нових матеріалів”).

Апробація роботи. Основні результати роботи представлені і обговорені на V Міжнародній