LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Технологія металів. Машинобуд. → Потрійні системи {Gd, Tb, Er}-Mn-Al (фазові рівноваги, кристалічні структури та фізичні властивості сполук)

(R = РЗМ) мають металічний тип провідності. При інших співвідношеннях компонентів сполуки проявляють стрибкову провідність при низьких температурах. Дані сполуки – парамагнетики Кюрі – Вейса, які упорядковуються антиферомагнітно при низьких температурах.

Ключові слова: ізотермічний переріз, кристалічна структура, стрибкова провідність.

АННОТАЦИЯ

Паласюк А.М. Тройные системы {Gd,Tb,Er}-Mn-Al (фазовые равновесия, кристаллические структуры и физические свойства соединений). – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук по специальности 02.00.01 – неорганическая химия. – Львовский национальный университет имени Ивана Франко, Львов, 2002.

В работе исследовано взаимодействие компонентов в тройных системах
{Gd, Tb, Dy, Ho, Er}-Mn-Al. Сплавы изготовляли сплавлением шихты исходных компонентов в электродуговой печи в атмосфере высокочистого аргона. Для гомогенизации сплавы отжигались в эвакуированных ампулах из кварцевого стекла при температуре 870 К. После отжига сплавы закаливали в холодной воде. Рентгеновский фазовый анализ проводился методом порошка, порошкограммы снимали в камерах Дебая РКД – 57 (диаметр 57,3 мм, Сr K – излучение) и с использованием порошкового дифрактометра ДРОН – 2.0 (Fe Kα - излучение, Si, Ge – внутренний эталон). Определение кристаллической структуры соединений проводилось методом порошка. Использовались профили, полученные дискретным сканированием на дифрактометрах ДРОН – 3М (Cu Kα - излучение) и HZG – 4а (Сu Kα - излучение). Все расчеты, связанные с расшифровкой и уточнениеим стуктуры соединений, проводились с помощью программ CSD и DBWS – 9411PC. Температурная зависимость удельного электросопротивления измерялась четырехзондовым методом в интервале температур 4,2–300К. Магнитная восприимчивость измерялась экстракционным методом в температурном интервале 4,2–300К.

В результате исследования построены изотермические сечения диаграмм состояния систем
{Gd, Tb, Er}-Mn-Al при 870 К в полном концентрационном интервале, а также изотермические сечения диаграмм состояния систем {Dy, Ho}-Mn-Al при 870К в области 0-33,3 ат.% R (R = Gd, Tb). В каждой из систем подтверждено сущестствование тернарных соединений со структурой типов ThMn12 (ПГ I4/mmm) и Th2Zn17 (ПГ Rm). Определены области гомогенности этих алюминидов: GdMnxAl12-x
(2,6 x 6,1), TbMnxAl12-x (2,3 x 7,2), DyMnxAl12-x (2,3 x 4,9), HoMnxAl12-x(2,3 x 5,5), ErMnxAl12-x (2,8 x 7,4) (CT ThMn12), Gd2MnxAl17-x (6,6 x 12,2), Tb2MnxAl17-x (8,5 x 10,2), Dy2MnxAl17-x (9,5 x 10,8), Ho2MnxAl17-x (8,5 x 9,4), Er2MnxAl17-x (9,0 x 9,3) (CT Th2Zn17). Обнаружено 6 новых соединений, для которых определена кристаллическая структура и области гомогенности: Gd2-yMnxAl17-x (0 y 0,15; 13,0 x 15,1), Tb2-yMnxAl17-x (0 y 0,23; 13,2 x 15,2), Dy2-yMnxAl17-x (0 y 0,2; 11,9 x 14,6), Ho2-yMnxAl17-x (0 y 0,2; 11,5 x 14,2), Er2-yMnzMnxAl17-x (0 y 0,27; 0 z 0,54; 11,3 x 14,1) (CT Th2Ni17, ПГ P63/mmc или близкородственный СТ Dy2-xAgy(Ag0,44Al0,56)17 (x = 0,26, y = 0,25) ПГ P63/mmc), ScMnxAl12-x (4,0 x 4,6) (CT ThMn12 (ПГ I4/mmm). Структура типа Th2Ni17 реализуется только при идеальном соотношении R/X (X = Mn+Al) = 2/17, тоесть при содержании R = 10,5 ат.%. Уменьшение содержания R-компонента приводит к неупорядоченному замещению атомів R на пары атомов X. В этом случае структура соединения описывается типом
Dy2-xAgy(Ag0,44Al0,56)17 (x = 0,26, y = 0,25). Как промежуточный (переходной) вариант можна отметить существование структур типа Th2Ni17 с дефектными ПСТ 2(b), занятыми атомами R. Все соединения, образующиеся в системах {Gd, Tb, Dy, Ho, Er}-Mn-Al, кристаллизуются во взаимосвязанных структурных типах ThMn12, Th2Zn17, Th2Ni17, Dy2-xAgy(Ag0,44Al0,56)17 (x=0,26, y=0,25), производних от типа СaCu5.

Обнаружена связь между степенью упорядоченности рассматриваемых соединений и их типом электропроводимости. Только структурно упорядоченные сплавы составов RMn4Al8 (R = РЗМ) проявляют металлический тип электропроводимости. При других соотношениях компонентов соединения появляют прыжковую проводимость. Данные соединения – парамагнетики Кюри-Вейса, котрые упорядочиваются антиферромагнитно при низких температурах.

Проведен сравнительный анализ исследованных и родственных тройных систем. Установлено, что кроме электронной концентрации и электроотрицательности, существенное влияние на характер взаимодействия компонентов в системах R-T-Al (R = РЗМ, Т = Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu) оказывает размерный фактор (а именно – размеры атомов T – элементов).

Ключевые слова: изотермическое сечение, кристаллическая структура, удельное сопротивление, прыжковая проводимость, антиферромагнетик.

SUMMARY

Palasyuk A.M. Ternary systems {Gd, Tb, Er}-Mn-Al (phase equilibria, crystal structures and physical properties of compounds). – Manuscript.

Thesis for obtaining the scientific degree of Candidate of Chemical Sciences. Speciality 02.00.01 – inorganic chemistry. – Ivan Franko National University of Lviv, Lviv, 2002.

The interaction of components in the ternary systems {Gd, Tb, Er}-Mn-Al was investigated. Isothermal sections at 870 K in the whole concentration ranges were built for {Gd, Tb, Er}-Mn-Al ternary systems. Isothermal sections at 870 K in the ranges of 0 – 33,3 at.% were built for {Dy, Ho}-Mn-Al ternary systems. The existence of ThMn12 and Th2Zn17 structure types ternary compounds was confirmed, their homogeneity regions were established. The existence of six new intermetalic compounds have been found and their crystal structures were determined. These compounds belong to the structure types ThMn12, Th2Zn17, Th2Ni17,
Dy2-xAgy(Ag0,44Al0,56)17 (x=0,26, y=0,25), related with the CaCu5 type of structure. Electrical resistivity in the temperature range 4.2-300 K and influences of magnetic field and pressure on electrical resistivity have been investigated for some alloys from homogeneity regions of ThMn12 and Th2Zn17 structure types compounds. The relation between the crystal structure and the type of electrical conductivity of the ternary compounds was found. The electrical conductivity of metallic type occurs only in the structurally ordered RMn4Al8 alloys. The ternary compounds of ThMn12 and Th2Zn17 types of structure of other stoichiometria exhibit hopping conductivity. Ternary aluminides of ThMn12 and Th2Zn17 types of structure are Curie – Weiss paramagnets. Antiferromagnetic orderings occur in these componds at low temperatures ( < 30 K ).

Keywords: isotermal section, crystal structure, electrical resistivity, hopping conductivity, antiferromagnetic orderings.