Синтез и кристаллохимия алюминидов. Том 2. Приложения Заречнюк Олег Сафоньевич

Содержание к диссертации

1. Предисловие 10

2. Двойные системы алюминия 14

3. Тройные системы алюминия 39

4. Многокомпонентные системы алюминия 146

5. Изученность алюминиевых систем 148

6. Кристаллические структуры алюминидов 160

6.1. Структурные типы с координационным многогранником в виде кубооктаэдра и его гексагонального аналога 162

6. Г. Г. Структурный тип Mg 163

6.1.2. Структурный тип NijSn (Mg,Cd) 163

6.1.3. Структурный тип AmGu I64v

6.1.4. Структурный тип SrPb, 165

6.1.5. Структурный тапдґ,8і 165

6.1.6. Структурный ТИП ШІА1, I65v

6.Г.7. Структурный тип ZrAl, 166v

6.1.8. Структурный тип HfGag 166

6.1.9. Структурный тип їіІГі, 166

6.1.10. Структурный тип ВаЮ 5 167

6.1.11. Структурный тип НоА15 167

6.1.12. Структурный тип PuAlx(I) 168

6.1.13. Структурный тип PuJLU(II) 168

6.1.14. Структурные типы ТІД1 и AuCu-l 168

6.1.15. Структурный тип pt Ga 169

6.1.16. Структурный тип Мо,А18 169

6.1.17. Структурные типы ZrSi2t Zr5Al4Sic и NigSi 169

6.1.18. Структурный тип WAlc 170

6.1.19. Структурный тип сх-моАЦ 170

6.1.20. Структурный THnPt15JLU 170

6.1.21. Структурный тип MggAl» 171

6.1.22. Структурный тип FeAl2 172

6.2. Структурные типы с координационным многогранником в виде ромбододекаэдра (куб + октаэдр). 173

6.2.1. Структурный тип ос-Ре 173

6.2.2. Структурный тип CsCl I74V

6.2.3. Структурные тшш Pe,Si, NaTl, MnCugAl и LigAgAl 174

6.2.4. Структурные типы CrgAl и OsgAl, 175

6.2.5. Структурный тип Cu12AlxSn 176

6.2.6. Структурный тип T-lie-лі (Mg .,) 176

6.3. Структурные тшш с координационными многогранниками всех атомов в виде 14-вершинников типов дисилицидов 177

6.3.1. Структурный тип MoSi2 178

6.3.2. Структурный тип CrSi2 179

6.3.3. Структурный тип TiSi2 180

6.3.4. Структурный тип Ьі АІ 181

6.4. Структурные типы с координационными многогранниками всех атомов в виде 13-вершинника особого типа 181

6.4.1. Структурный тип PeSi 181

6.5. Структурные типы с икосаэдрической координацией атомов меньшего размера 183

6.5.1. Структурный тип Cr,Si 184 •

6.5.2. Структурные типы семейства фаз Лавеса -ТШШ MgZn2, Nb(Nb,Ir,Al)2, MgCu2,

ItagCftuAl, Mgffigf .-MgCuAl, -Xc-MgCuAl, Ag-MgCuAl, X15-MgCtiAl И др 186 V

6.5.3. Структурный тип ве2 JPeAl 190

6.5.4. Структурные типы CaCUe и CeNigAl 190

6.5.5. Структурные типы Th. S±17 и TbgZuj» 192

6.5.6. • Структурный тип TbgPe Al, 194

6.5.7. Структурные типы ТШп и CeMn Alg 195

6.5.8. Структурный тип Zr Al, I97v

6.5.9. Структурный тип TbMogAl 199

6.5.10. Структурный тип WgFe 200

6.5. II. Структурный тип M-(Nb-ITi-Al) 201

6.5.12. Структурный тип NbgAl 202

6.5.13. Структурные типы СеНі и Ce CogSi 202

6.5.14. Структурный тип Mg CZiijAl) 204

6.5.15. Структурный тип Ва«А115 205

6.5.16. Структурные типы оимп, Mg17Al12, TicEe24 и МосСг6Ре18 206

6.5.17. Структурный тип Mg2,Al,0 207

6.5.18. Структурный тип MggAl, 209

6.5.19. Структурный тип р-Мп 210

6.5.20. Структурный тип Au Al 211

6.5.21. Структурные типы GsuAgg и Ce NigSig 211

6.5.22. Структурные типы Th bo и MggCu Sin 212

6.5.23. Структурные типы Mg Zn- и Mg g s 214

6.5.24. Структурный тип BaCdl;L 215

6.5.25. Структурные типы NaZn и CeMnCUgAlg 216

6.5.26. Структурные типы Mg Cr и CeCr 217

6.5.27. Структурный тип VA110 220/

6.5.28. Структурный тип WA112 220

6.5.29. Структурный ТИП cX-(Mn-Al-Si) Wi2Al 3±1 Q 221

6.5.30. Структурные типы Мп5А110 и Мп АІ Ві ! 223

6.5.31. Структурный тип V4A12, 225\/

6.5.32. Структурный тип Vr Al 227 /

6.5.33. Структурный тип ТЪ Ыу 228

6.5.34. Структурные ТИПЫ Mn Hi i, TigHi и СсШі 229

6.5.35. Структурный тип CTJLL-.TSIJ, 230 - 5 6.6. Структурные тшш с координационным многогранником в виде дефектного икосаэдра - десятивершин ника типа МпА1б 231

6.6.1. Структурный тип МпА1б 232

6.6.2. Структурный тип РеА1б 233

6.6.3. Структурный тип CeAl 233

6.6.4. Структурный тип ВуА1 234

6.6.5. Структурный тип PegAlc 235

6.6.6. Структурный тип WA14 235

6.6.7. Структурный тип Mn Al-Q 236

6.6.8. Структурный тип BaHg-j 237

6.7. Структурные типы о координационным многогранником в виде дефектного ромбододекаэдра 238

6.7.1. Структурные типы Г-латуней (Cu5Zn8, Cr Alg, Си А14 И др.) 239

6.7.2. Структурный тип Pt2Alj 240

6.7.3. Структурный тип Pt8Al21 241

6.7.4. Структурный тип MnAlGe 241

6.7.5. Структурный тип СаР2 242

6.7.6. Структурный тип AgMgAs 242

6.7.7. Структурный тип АтіА12 243

6.7.8. Структурные типы Ш.2А15 и CogAlSig 243

6.7.9. Структурные типы -фаз 244

6.7.10. Структурный тип Cu ZnAl 245

6.7.11. Структурный тип PdAl(r) 246

6.8. Структурные тшш с координационным многогранником в виде тетрагональной антипризмы и ее про изводных (с одним или двумя центрированными основаниями) 247

6.8.1. Структурный тип CuAl2 248\/

6.8.2. Структурный тип CuAl(r) 248

6.8.3. Структурный тип CogAla 249

6.8.4. Структурные типы BaAl и CeGs Alg 250

6 6.8.5. Структурный тип Ьа АІц или LaAl4 251

6.8.6. Структурный тип ZrgAlx 252 6.8.7. Структурный тип Pdfia5 253

6.8.8. Структурный тип FeCtigAlo 253

6.8.9. Структурные типы Еи Впо и CojAljSi 254

6.8.10. Структурные типы Сг25Сб и Со20А15В6 255

6.8.11. Структурный тип WcSi, 256\/

6.9. Структурные типы с тригонально-призматическои координацией атомов 257

6.9.1. Структурный тип А1В2 257

6.9.2. Структурный тип ХАІд 4Si0 б 258

6.9.3. Структурный тип KHg2 258

6.9.4. Структурный тип -ТЬБ±2 259

6.9.5. Структурные типы ТСгВ и T eBg 260

6.9.6. Структурный тип СгВ 260v

6.9.7. Структурный тип РеВ 261

6.9.8. Структурный тип Ni2Si (= COgSi = BhgGe) 262

6.9.9. Структурный тип pyAlGe 263

6.9.10. Структурный тип ЕГЗ.21П 264v

6.9.11. Структурные ТШШ FegP, ZrHiAl, р-К2ХІРб = Zr6CoAl2 И MgjFeAlgSig 265

6.9.12. Структурный тип MgCuAl2 266

6.9.13. Структурный тип INiAl4 267

6.9.14. Структурный тип Но2НіВ2 269

6.9.15. Структурный тип PrNi &l 270

6.9.16. Структурный тип AuAl 272

6.9.17. Структурный тип Мі АЗ 272

6.9.18. Структурный тип Сг5А1В4 273

6.9.19. Структурный тип МоАІВ 273

6.9.20. Структурный тип Ca Al2Ge2 274

6.9.21. Структурный тип UAl 275

6.9.22. Структурные типы tJ,Si2, ItogFeBg и I AlgSi 275

6.9.23. Структурный тип Zr,Al2 277/

6.9.24. Структурный тип Gd,Al9 277

6.9.25. Структурный тип NiAl, 278

6.9.26. Структурный тип ZrS±2 279

6.9.27. Структурный тип Zr Al Sie 280

6.9.28. Структурный тип Bh Ge 280

6.9.29. Структурные типы CogAlc и Ип5гоА1л8і 281

6.9.30. Структурный тип Ре, cAl ig 282

6.9.31. Структурный тип BaFegAlg 283

6.9.32. Структурный тип CePegAlg 284

6.9.33. Структурный тип LaCoAl 285

6.9.34. Структурный тип TNi2Al, 286

6.9.35. Структурный тип Ее А113 287

6.9.36. Структурный тип Со4А113 288

6.9.37. Структурный тип 0s4Al15 288

6.9.38. Структурный тип Mi i AlgQ 290

6.9.39. Структурный тип Mr nZn Algg 291

6.9.40. Структурные типы Na,As и ZrPtgAl 292

6.9.41. Структурные типы IfocSij, TicGa и V5Ge5B 293

6.9.42. Структурный тип Ba Al 6? • 295

6.10. Структурные типы с октаэдрической координацией атомов 296

6.I0.I. Структурный тип InCl(SrAl) 297

6.11. Структурные типы с тетраэдрической координацией атомов 297

6.II.I. Структурный тип CaAl i LagOgS) 298

6.П.2. Структурный тип ZnS (сфалерит) 298

6.II.3. Структурные типы А1В10 и MgAlB14. 299

6.12. Неполностью установленные структурные типы 299

7. Ееталлохимия алюминия /\ /V 300

8. Некоторые закономерности кристаллохимии алюминидов 31

8 8.1. Структурные особенности алюминия 319

8 8.2. Криаталлохимические закономерности в двойных, алюминиевых системах 322

8.2.1. Соединения состава MAI. 323

8.2.2. Соединения состава МА13 327

8.2.3. Соединения состава МА12 334

8.2.4. Соединения! состава МА1 339

8.2.5. Соединения: состава MgAl 343

8.2.6. Соединения состава М А1 348

8.2.7. Соединения с максимальный содержанием алюминия 351

8.2.8. Структуры бинарных алюминидов как функция их состава 355

8.3. Кристаллохимические закономерности в тройных алюминиевых системах 359

8.3.1. Кристаллохимические закономерности в некоторых рядах тройных алюминиевых систем; 359

8.3.2. Взаимосвязь между структурами тернарных алюминидов и компонентным составом систем. 369

8.3.3. Взаимосвязь: между структурами тернарных алюминидов и бинарных соединений 371

8.3.4. Взаимосвязь между структурами тернарных алюминидов, существующих в одной системе 381

9. Кристаллохимические особенности алюминия в его соединениях 387

10. Некоторые замечания к вопросу об интерпретации сложных металлических структур 389

11. Сравнение систем алюминия с некоторыми другими системами 394

П.І. двойные системы 395

II.2. Тройные системы 399

12. Практическое: значение проведенных исследований 401

13. Выводы 403

14. литература 407

Том 2 (приложения) 499

Приложение I. Изотермические сечения диаграмм состояния тройных металлических

алюминиевых систем (рисунки к главе 3.) 500

Приложение 2. Структурные типы, в. которых кристаллизуются алюминиды (рисунки: к главе 6.) 593

Приложение 3. Кристаллографические данные о рассмотренных в настоящей работе

структурных типах 709

Приложение 4. Алфавитный указатель формул структурных типов, рассмотренных

в настоящей работе 7  

Введение к работе

Значение алюминия и алюминиевых сплавов для современной техники переоценить трудно: сплавы на его основе в настоящее время занимают ключевые позиции во многих отраслях промышленности и техники, транспорта, строительства и т.п. Несмотря на столь широкое и успешное его применение, нет оснований полагать, что технологический потенциал алюминия уже исчерпан или хотя бы близок к этому.

Склонность алюминия к легированию и к образованию большого числа самых различных по структуре и свойствам соединений обусловленная его положением в ряду электроотрицательности (он более электроотрицателен, чем щелочные, щелочноземельные и редкоземельные металлы и более электроположителен, чем многие переходные металлы и метаметаллы), а также средним значением его атомного радиуса, оставляют алюминий в числе весьма перспективных металлов техники будущего.

В связи с этим интенсивно увеличивается число научных работ и исследований, посвященных изучению структур и свойств алюминиевых сплавов. Достаточно отметить, что только за период 1977-1979 гг. в Советском Союзе изданы две обширные монографии, посвященные этому вопросу: справочник нДиаграммы состояния систем на основе алюминия и магния", написанный авторским коллективом Института Металлургии АН СССР имени А.А.Байкова, возглавленным М.Е.Дрицом [I] и книга Л.Ф.Мон-дольфо нСтруктура и свойства алюминиевых сплавов" [2].

Ранее были изданы монография В.С.Синельниковой с соавторами [3], справочное руководство по металловедению алюминия и его сплавов под редакцией И.Н.Фридляндера [4] и многие другие.

Сведения о кристаллических структурах алюминидов тлеются в фундаментальных справочниках strukturbericht, Structure Reports, в статье Г.Б.Бокия, Б.К.Вульфа и Н.Л. Смирновой [б], в монографиях К.Щуберта [б], В.Пирсона [7], ШИ.Крипякевича [8], в: справочниках-В.Пирсона [9,10] и др.

Однако, несмотря на столь обширную научную литературу монографического, справочного и периодического характера, посвященную (полностью или частично) алюминию и его сплавам, ни в одной из работ не рассматривается кристаллохимия алюминидов в целом. Это обстоятельство, а также появившиеся за последнее время новые сведения об алюминиевых системах, о составах и структурах соединений алюминия вызвали необходимость систематизации всех известных данных, в том числе и данных автора настоящей работы.

Этому вопросу, а также выяснению некоторых закономерностей кристаллохимии алюминидов посвящена предлагаемая работа, которую условно можно разделить на три части: в первой части (главы 2, 3, 4 и 5) приведены сведения об алюминиевых системах, о составах и структурах образующихся в них соединений и твердых растворов, во второй (глава 6) приводится описание структурных типов, в которых кристаллизуются алюминиды и в третьей (главы 7,8 и 9) делается попытка установить существующие в алюминиевых системах закономерности и найти им объяснение.