І Тарасюк, Г Дмитрів, В Павлюк - Взаємодія компонентів у потрійній системі li-ag-sb - страница 1

Страницы:
1 

ВІСНИК ЛЬВІВ. УН-ТУ

Серія хім. 2008. Bun. 49. Ч. 1. С. 58-63

VISNYK LVIV UNIV. Ser. Khim. 2008. No 49. Part 1. P. 58-63

УДК 546.3-15'557'234'591

ВЗАЄМОДІЯ КОМПОНЕНТІВ У ПОТРІЙНІЙ СИСТЕМІ Li-Ag-Sb

І. Тарасюк1, Г. Дмитрів1, В. Павлюк1, Г. Паулі2, Г. Еренберг2' 3

1 Львівський національний університет імені Івана Франка, вул. Кирила і Мефодія, 6, 79005 Львів, Україна

2 Інститут матеріалознавства, Технічний університет м. Дармштадт, Петерсенштрассе, 23, D-64287Дармштадт, Німеччина

3 Інститут твердого тіла і дослідження матеріалів ім. Г. Лейбніца, Гельмгольтцштрассе, 20, D-01069 Дрезден, Німеччина

Методами рентгенофазового і частково рентгеноструктурного аналізів побудовано ізотермічний переріз діаграми стану системи Li-Ag-Sb при 200 °С в повному концентрацій­ному інтервалі. Методом порошку підтверджено кристалічну структуру сполуки Li2AgSb (структурний тип CuHg2Ti, просторова група F43m, а = 0,65915(1) нм). Виявлено існування твердого розчину заміщення на основі бінарної сполуки Li3Sb протяжністю до 15 ат. % Ag.

Ключові слова: Літій, кристалічна структура, потрійна система, фазові рівноваги.

Взаємодія компонентів у потрійних системах Li-Ag-X (де Х - р-елемент ІІІ-V групи) на сьогодні є недостатньо вивченою. Більшість із цих систем досліджували тільки на предмет утворення тернарних сполук [1-2]. Ізотермічні перерізи діаграм стану побудовано лише для систем Li-Ag-Si та Li-Ag-Ge [3]. Характерною рисою всіх цих систем є утворення невеликої кількості потрійних інтерметалідів, найбільше трьох (для Х = Si, Ge або Sn). Більшість тернарних ІМС високосиметричні, найпоши­ренішим структурним типом є CuHg2Ti.

Мета нашої праці - визначити характер взаємодії компонентів у системі Li-Ag-Sb та вивчити кристалічну структуру нових сполук. У літературі є відомості про існування шести бінарних сполук при температурі відпалювання 200 °С [4-5] і однієї тернарної [6].

Для виготовлення зразків використовували метали такої чистоти: літій - 0,982, срібло - 0,999 та стибій - 0,9999 мас. часток основного компонента. Сплави готували двома методами: електродугової плавки і тигельного синтезу. У першому випадку шихту металів сплавляли в електродуговій печі з вольфрамовим електродом на мід­ному водоохолоджуваному поді в атмосфері очищеного аргону з використанням гетеру (губчастого титану). Гомогенізуюче відпалювання проводили за температури 200 °С протягом 500 год (сплави, поміщені в танталові контейнери, запаювали у квар­цові ампули з попередньою евакуацією повітря). У другому випадку наважки металів поміщали у залізні тиглі, запаювали, нагрівали до 1 110 °С і витримували 10 хв при інтенсивному перемішуванні, потім продукт охолоджували до кімнатної температури. Зразки відпалювали за температури 200 °С протягом 500 год у тих самих залізних тиглях.

© Тарасюк І., Дмитрів Г., Павлюк В. та ін., 2008

Рентгенофазовий аналіз 55 сплавів системи Li-Ag-Sb проведено за дифракто-грамами, одержаними на порошкових дифрактометрах ДРОН-2.0 (БеКа-випроміню-вання) та STOE STADI P (МоКа-випромінювання). За його результатами побудовано ізотермічний переріз діаграми стану системи при 200 °С, який зображено на рис. 1.

Sb

Рис. 1. Ізотермічний переріз діаграми стану системи Li-Ag-Sb при 200 °С

Згідно з нашими і літературними даними, область гомогенності фази в переривається областю існування фази у3 при 65-68 ат. % Li. Унаслідок складності приготування рівноважних сплавів у цій області діаграми стану гіпотетичні рівноваги показано пунктиром. За умов дослідження підтверджено існування шести бінарних сполук та тернарної сполуки Li2AgSb, кристалографічні характеристики якої наведено в табл. 1. Протяжність твердих розчинів на основі бінарних сполук у потрійну область є незначною і не перевищує 3 ат. % третього компонента за винятком фази Li3Sb, у якій розчинність Ag сягає 15 ат. % (див. табл. 1). Твердий розчин утворюється шляхом заміщення атомів Стибію на Аргентум. Зміну періоду ґратки і об'єму комірки в межах існування твердого розчину Li3Sb1-xAgx (x = 0-0,6) зображено на рис. 2.

Таблиця 1

Кристалографічні характеристики фаз системи Li-Ag-Sb

Сполука

Структурний тип

Просторова група

Період комірки а, нм

Література

Li2AgSb

CuHg2Ti

F43m

0,65915(1) 0,6583

*

6

Li3Sb1-xAgx

 

 

0,6558(1)-0,7238(2)

*

(x = 0-0,6)

BiF3

Fm3m

 

 

Li3Sb

 

 

0,6559

2

* Наші дані.

Рис. 2. Зміна періоду та об'єму комірки в межах існування твердого розчину Li3Sb1-xAgx

Дослідження кристалічної структури тернарної сполуки проведено методом порошку. Дифрактограму отримано на дифрактометрі STOE STADI P (МоКа-випро-мінювання, 8° < 20 < 59°, крок сканування 0,02°, час сканування в одній точці 8 с). Автоматичне індексування одержаної дифрактограми підтвердило кубічну симетрію. Всі подальші структурні обчислення проведено з використанням програми FullProf [7]. Теоретичний, експериментальний та різниця між експериментальним і теоретичним профілями дифрактограми зразка складу Li50Ag30Sb20 зображено на рис. 3 (RBragg = = 3,91 % і RF = 3,73 %). Координати атомів та параметри їх ізотропних теплових коливань наведено в табл. 2. Крім основної фази (вміст Li2AgSb 88,29 мас. %), у зразку виявлено Ag (10,61 мас. %) і фазу LiAg (1,10 мас. %).

Таблиця 2

Координати та ізотропні теплові параметри атомів у структурі сполуки Li2AgSb

Атом

ПСТ

x/a

y/b

z/c

Візох102, нм2

Li1

46

1/2

1/2

1/2

2,2

Li2

4c

1/4

1/4

1/4

2,2

Ag

4<i

3/4

3/4

3/4

0,98(3)

Sb

0

0

0

0,96(2)

ВЗАЄМОДІЯ КОМПОНЕНТІВ У ПОТРІЙНІЙ СИСТЕМІ Li-Ag-Sb_6]_

Міжатомні віддалі мають допустимі для інтерметалічних сполук значення (див. табл. 3). У структурі сполуки всі атоми мають координаційні многогранники у формі ромбододекаедра (КЧ = 14). Структуру сполуки Li2AgSb та координаційні многогранники атомів зображено на рис. 4.

Рис. 3. Теоретична (суцільна лінія), експериментальна (кружечки) та різницева (суцільна лінія внизу рисунка) дифрактограми зразка складу Li50Ag30Sb20. Позначки бреггівських відбить вгорі відповідають сполуці Li2AgSb, посередині - Ag, знизу - фазі LiAg

Рис. 4. Елементарна комірка та координаційні многогранники атомів у структурі Li2AgSb

Таблиця 3

Міжатомні віддалі та координаційні числа атомів сполуки Li2AgSb

 

Атоми

8, нм

КЧ

Sb-

10Li

0,3292

14

 

14Ag

0,2851

 

Ag-

10Li

0,2851

14

 

4Sb

0,2851

 

Li1-

4Li2

0,2851

14

 

4Ag

0,2851

 

 

6Sb

0,3292

 

Li2-

4Li1

0,2851

14

 

6Ag

0,3292

 

 

4Sb

0,2851

 

Характер взаємодії компонентів у системі досить простий. За умов дослідження підтверджено існування потрійної фази Li2AgSb точкового складу та її кристалічну структуру. Утворення нових інтерметалідів не виявлено. Особливістю досліджуваної системи є утворення твердого розчину заміщення на основі бінарного інтерметаліду Li3Sb. Для інших бінарних сполук розчинення третього компонента є незначним (< 3 ат. %).

Частину досліджень фінансово підтримано грантом DFG (EH 183/7).

1. Павлюк В.В. Синтез і кристалохімія інтерметалічних сполук літію: Дис. ... докт. хім. наук. Львів, 1993.

2. Villars P. Pearson's Handbook Desk Edition. Crystallographic Data for Intermetallic Phases. ASM International, Materials Park, OH 44073. 1997. Vol. 1-2.

3. Кеворков Д.Г. Фазові рівноваги та кристалічна структура сполук у системах {Ti, V, Ag, Pd}-Li-{Si, Ge} та Cu-Li-Si: Дис. ... канд. хім. наук. Львів, 1999.

4. Okamoto H. Desk Handbook: Phase Diagrams for Binary Alloys. ASM International.

2000.

5. Лякишев   Н.П.   Диаграммы   состояния   двойных   металлических систем: Справочник: В 3-х т. М., 1997. Т. 1.

6. Pauly H., Weiss A., Witte H. The Crystal Structure of the Ternary Intermetallic Pha­ses Li2EX (E = Cu, Ag, Au; X = Al, Ga, In, Ti, Si, Ge, Sn,Pb, Sb, Bi) // Z. Metallkd.

1968. Bd. 59. S. 47-58.

7. Rodriguez-Carvajal J. Program FullProf. 2k (Version 2.90. Sep. 2004. LLB JRC).

INTERACTION OF THE COMPONENTS IN THE Li-Ag-Sb TERNARY SYSTEM

I. Tarasiuk1, G. Dmytriv1, V. Pavlyuk1, H. Pauly2, H. Ehrenberg2, 3

1 Ivan Franko National University of Lviv, Kyryla andMefodiya Str., 6, 79005 Lviv, Ukraine

2 Materials Science, Darmstadt University of Technology, Petersenstrasse, 23, D-64287Darmstadt, Germany

3IFW Dresden, Helmholtzstrasse, 20, D-01069 Dresden, Germany

The interaction of the components in the Li-Ag-Sb system at 200 °C in the whole concentration range has been investigated by means of X-rays analysis. The crystal structure of the Li2AgSb compound (structure type CuHg2Ti, space group F43m, а = 0.65915(1) nm) has been confirmed by powder diffraction data. The existence of the solid solution on the base of Li3Sb binary phase up to 15 at. % Ag has been established.

Financial support from DFG (EH 183/7) is gratefully acknowledged.

Key words: Lithium, crystal structure, ternary system, phase equilibria.

Стаття надійшла до редколегії 15.10.2007 Прийнята до друку 03.01.2008

Страницы:
1 


Похожие статьи

І Тарасюк, Г Дмитрів, В Павлюк - Взаємодія компонентів у потрійній системі li-ag-sb

І Тарасюк, Г Дмитрів, В Павлюк - Взаємодія компонентів у потрійній системі li-ag-sn