Фазовые равновесия, кристаллические структуры и свойства соединений в системах R-{Ni, Cu}-Sn, где R=Ce, Pr, Gd, Lu Комаровская Любовь Петровна

Содержание к диссертации

Стр.

1. ВВЕДЕНИЕ 6

2. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 10

2.1. Диаграммы состояния и кристаллические

структуры соединений систем P3M-Sn ....... 10

2. Диаграммы состояния и кристаллические структуры соединений систем {Ni,Cu}-Sn 16

3. Диаграммы состояния и кристаллические структуры . соединений систем РЗМ- Ш . 19

4. Диаграммы состояния и кристаллические структуры . соединений систем РЗМ- Си 23

5. Тернарные соединения систем P3M-{Fe,Co,Ni,Cu}-n. 25

6. Магнитные свойства бинарных соединений в.

системах РЗМ- {Ni,Cu,Sn] и {Ni,Cu}-Sn 29

1. Магнитные свойства соединений систем РЗМ- Щ. . 30

2. Магнитные свойства соединений систем РЗМ- Си. . 31

3. Магнитные свойства соединений систем РЗМ- Sn. . 34

4. Магнитные свойства соединений систем

{Ni,Cu)-Sn . 35

2.7. Выводы из литературного обзора 36

3. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА 40

3.1. Приготовление образцов 40

3.1»1. Исходные материалы 40

2. Получение сплавов 40

3. Термическая обработка сплавов . 40

4. Рентгеновский фазовый анализ 41

5. Определение кристаллической структуры 42

1. Определение структуры методом монокристалла . . 42

2. Уточнение структуры по порошковым данным ... 44

3.4. Измерение магнитной восприимчивости 44

3.5. Измерение удельного электросопротивления 45

4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТА 47

3. Система Ce-Hi-Sn 47

4. Система Gd-Ni-Sn 51

5. Система Lu-Ni-Sn 54

6. Система Рг-Cu-^n 56

7. Система Gd-Cu-Sn 59

8. Система Lu-Cu-Sn 61

9. Кристаллическая структура соединения LuNi. .... 63

10. Кристаллические структуры тернарных станнидов РЗМ. . 68

4.8.1. Кристаллическая структура соединения LuNiSn₂

и его аналогов 68

4.8.2. Кристаллическая структура соединения

GdNi_{2 67}Sn₅ ^ и его аналогов 72

3. Кристаллическая структура соединений R₆Ni^n . (R=Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Lu) 77

4. Кристаллическая структура соединений RNi^Sn (R=La,Ce,Pr,Nd) 82

5. Кристаллическая структура соединения LuNi^Sn ... 83

6. Кристаллическая структура соединений R^Ni^ ^Б_{Пі 6} (R=L_a,Ce,Pr,Nd) 85

7. Кристаллическая структура соединений ROuq ^Sn, ₆ (R=La,Ce,Pr,Nd) 88

8. Кристаллическая структура соединений

YbNi₂Sn и bullion 91

4.8.9. Кристаллическая структура соединений RNixSn₂

(R=Y,Sm,Gd,0}b) 93

4.8.10. Кристаллическая структура соединений ROuSn

(R=I, La-Sm, Gd~(Em,Lu) 97

11. Кристаллическая структура соединений RgCiuSiig (R=Pr,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm) 99

12. Кристаллическая структура соединения GdNi Sru 103

13. Кристаллическая структура соединений RCu₂Sn₂ (R=L_a,Oe,Pr,Nd,Sm ) 106

14. Кристаллическая структура соединения

15. Частичное определение структуры соединения

^GdO,15^NiO,60^SnO,25 ^Ш

4.9. Магнитная восприимчивость и удельное электросо
противление соединений систем R-Ni-Sn 112

10. Магнитная восприимчивость и удельное электросопротивление соединений систем R-Cu-Sn . .... 121

11. Магнитная восприимчивость и удельное электросопротивление соединений RcSn, и R^n 127

5. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТА ... 131

1. Сравнительная характеристика тройных систем R-{Ni,Cu}-Sn 131

2. И'зоструктурные и морфотропные ряды тернарных станнидов РЗМ 136

3. Особенности кристаллических структур соединений, образующихся в системах R-{Ni,Cu}-Sn 139

5.3.1. Кристаллические структуры с ромбододекаэдричес-

кой координацией меньших по размеру атомов . . 140

2. Кристаллические структуры с икосаэдрической координацией меньших по размеру атомов 140

3. Кристаллические структуры с тетрагонально-антипризматической координацией меньших по размеру атомов 144

5.3.4. Кристаллические структуры с тритональнопризмати-

ческой координацией меньших по размеру атомов . . .148
5.4. Особенности физических свойств соединений . .

систем R-{Hi,Cu}-Sn 152

ВЫВОДЫ 160

ЛИТЕРАТУРА 163

Введение к работе

Актуальность, Современная техника, развитие работ по освоению космоса, атомной энергетики и электроники предъявляют все более высокие требования к материалам, которые должны обладать комплексом новых физико-технических, механических и эксплуатационных свойств. Это вызывает необходимость создания новых конструкционных, магнитных, полупроводниковых и других материалов с особыми свойствами, которые имеют большое значение для развития народного хозяйства. В промышленность вовлекаются, наряду с традиционными, новые виды материалов, что в значительной мере способствует успехам отечественной техники. Необходимость расширения исследований в области синтеза и получения веществ с новыми свойствами, создания и широкого внедрения новых материалов, как подчеркивается в решениях ХХУІ сьезда КПСС, является важной народнохозяйственной задачей [I].

Особое внимание привлекают редкоземельные металлы и их соединения, которые представляют собой источник материалов с уникальными свойствами. Некоторые из них уже применяют в электронной, атомной, металлургической промышленности, в медицине и сельском хозяйстве [2,ЗІ. В связи с этим особое внимание уделяется исследованию физических и химических свойств бинарных и тернарных соединений редкоземельных металлов ( РЗМ ) с переходными элементами, бором, алюминием, кремнием, германием и другими элементами, многие из которых могут служить основой для создания новых материалов с особыми свойствами [4,5].

Теоретической базой для изыскания сплавов, характеризующихся высокими техническими и технологическими параметрами ( высокотемпературные материалы, обладающие особыми электрофизическими свойствами, магнитострикционные материалы ) , является построе- ниє диаграмм состояния соответствующих систем, которые отображают характер взаимодействия компонентов, фазовый состав сплавов, дают необходимые сведения о совместимости различных металлов и их соединений при высоких температурах. Поэтому изучение природы физико-химического взаимодействия компонентов при различных температурах, которую отображают диаграммы состояния, а также структуры фаз, составляющих сплавы, остается одной из важных задач материаловедения, кристаллохимии и физики металлов.

Сведения о кристаллической структуре исследованных-соединений важны как с практической таки с теоретической стороны, поскольку тип кристаллической структуры соединений является определяющим при изучении электрических, магнитных, механических и других свойств сплавов, создании материалов с заранее заданными механическими и технологическими характернетиками и.позволяет установить новые кристаллохимические закономерности.

На сегодняшний день большое числю систем,.представляющих особенный практический и теоретический интерес, еще не изучено. В значительной мере это относится и к тройным системам редкоземельных металлов с переходными металлами, медью и оловом.

Интересные физические свойства материалов на основе соединений редкоземельных металлов с переходными металлами, которые употребляются как детали специального назначения в электронной и радиотехнической промышленности. Соединения РЗМ с оловом обладают интересными электрофизическими свойствами (LaSru - сверхпроводник ) . Для соединений меди и олова (Cu₆Sn₅, Cu^Sn ) характерна высокая электропроводность. В связи с этим интерес представляли.и соединения редкоземельных металлов с никелем, медью и оловом.

Научной задачей диссертационной работы является изучение фазовых равновесий в системах R-{Ni,Cu}-Sn (R - редкоземельные металлы с целью установления образования новых тернарных стан-нидов, определения их кристаллической структуры, а также изучения их магнитных и электрических свойств. Объектами для исследования выбраны системы {Ce,Pr,Gd,Lu)-{Ni,Cu5-Sn _{t т}.е. системы с РЗМ, у которых начинается заполнение ц-f-подуровня (Се,Рг), ^-подуровень заполнен на половину (Gd) и полностью (Lu). В результате проведенных исследований получены следующие новые научные результаты :

Впервые построены диаграммы фазовых равновесий тройных систем {Ce,Pr,Gd,Lu}-{Ni,Cu}-6n.

Установлена кристаллическая структура для 58 тернарных соединений.

Соединения LuMSn₂ , GdNi_{2 6}гп₅ щ и LuUi^ являются новыми структурными типами.

В результате исследования физических свойств тернарных соединений установлено электронное состояние взаимодействующих компонентов.

Научное и практическое значение работы состоит в том, что проведенные исследования по изучению систем {Ce,Pr,Gd,Lu} -{Ni,Ou}-Sn расширяют теоретические основы взаимодействия РЗМ с никелем, медью и оловом, служат практической основой для направленного синтеза тернарных станнидов. Данные о диаграммах состояния исследованных систем служат основой для поиска новых важных сплавов и создания на их основе материалов, которые могут в дальнейшем использоваться в технике.

Основные положения, выносимые на защиту :

1. Построенные диаграммы фазовых равновесий систем {Се ,Pr ,Gd,Lu}- [Hi ,Ouj -Sn.

2, Особенности кристаллических структур тернарных соединений, образующихся в исследованных системах.

3. Электронное состояние взаимодействующих компонентов на основе , изучения физических свойств соединений. Диссертация состоит из введения, четырех основных глав, выводов и библиографического указателя литературы. Обзор литературы диссертационной работы содержит данные о диаграммах состояния двойных систем РЗМ -{Ni,Cu,Sn} , {Ui,Ou}-Sn , кристаллических структурах и некоторых физических свойствах образующихся соединений ; приведены имеющиеся в литературе данные о тернарных станнидах редкоземельных металлов с никелем и медью и их физических свойствах. В экспериментальной части работы, после описания методики эксперимента, изложены результаты исследования фазовых равновесий тройных систем {Ce,Pr,Ga,Lu}-{Ni,Cu]-Sn , кристаллической структуры и физических свойств найденных соединений. Заключительная глава посвящена обсуждению взаимодействия компонентов в тройных системах, рассмотрены особенности кристаллических структур тернарных станнидов и их физических свойств. Выводы содержат основные итоги проведенной работы.

2. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Похожие диссертации на Фазовые равновесия, кристаллические структуры и свойства соединений в системах R-{Ni, Cu}-Sn, где R=Ce, Pr, Gd, Lu

Синтез, структура и свойства новых соединений и фазовые соотношения в тройной системе из оксидов лития, марганца (+2) и ниобия (+5)Ганноченко Алексей Анатольевич

Электрохимический синтез и физико-химические свойства соединений внедрения графита в системах C-H2SO4-R, где R = H3PO4, CH3COOHЛёшин Вадим Сергеевич

Электрохимический синтез и физико-химические свойства соединений внедрения графита в системах C-H2SO4-R, где R=H3PO4, CH3COOHЛешин Вадим Сергеевич

Синтез, строение и свойства новых соединений в системах Na2MoO4-Cs2MoO4-R2(MoO4)3(R-трехвалентный металл)Савина, Александра Александровна

Фазообразование в системах Na2 MoO4-AMoO4-R2 (MoO4 )3 , A-Mg, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Ca, Sr, Cd, Ba, Pb; R-In, Cr, FeКотова Ирина Юрьевна

Полисульфиды празеодима и гольмия: рост кристаллов, фазовое равновесие, структура, свойстваБелая, Светлана Вячеславовна

Тройные интерметаллиды в системах Ce - {Rh, Pd, Ir} - Si: фазовые равновесия, кристаллические структуры и физические свойстваЛипатов, Алексей Владимирович

Синтез, структура и свойства соединений молибденаЧичирова, Наталия Дмитриевна

Синтез, строение и физико-химические свойства соединений со структурой перовскита на основе урана и двухвалентных элементовДашкина Зоя Сергеевна

Синтез, структура и свойства комплексных соединений спирокарбона с d- и f-металламиНетреба Евгений Евгеньевич