В Ромака, Р Гладишевський, Ю Гореленко - Взаємодія компонентів у системі dy-co-sn - страница 1

Страницы:
1 

ВІСНИК ЛЬВІВ. УН-ТУ

Серія хім. 2008. Bun. 49. Ч. 1. С. 21-25

VISNYK LVIV UNIV. Ser. Khim. 2008. No 49. Part 1. P. 21-25

УДК 548.736.4

ВЗАЄМОДІЯ КОМПОНЕНТІВ У СИСТЕМІ Dy-Co-Sn ПРИ 870 K (0-0,55 ат. % Sn) І 770 K (ВИЩЕ 55 ат. % Sn)

В. Ромака, Р. Гладишевський, Ю. Гореленко

Львівський національний університет імені Івана Франка, вул. Кирила і Мефодія, 6, 79005 Львів, Україна e-mail: romakav@yahoo.com

Методами рентгенофазового, рентгеноструктурного та частково металографічного аналізів побудовано ізотермічні перерізи діаграми стану потрійної системи Ву-Со-Sn при 870 K (0-55 ат. % Sn) та 770 K (вище 55 ат. % Sn) в повному концентраційному інтервалі. Визначено існування твердого розчину включення DyCo^Sn2.

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

Інтерметаліди рідкісноземельних металів (РЗМ) викликають особливу увагу науковців як основа для пошуку і створення нових перспективних магнітних матеріалів. Зокрема, широко вивчають магнітні властивості сполук, що містять як магнітні РЗМ, так і магнітні 3 J-елементи (Ферум, Кобальт, Манган). Взаємодію ком­понентів у потрійних системах РЗМ-Co-Sn вивчено значною мірою з Nd [1] та Er [2], для інших РЗМ вивчали кристалографічні та фізичні характеристики окремих сполук. Варто відмітити, що дослідження магнітної поведінки сполук РЗМС^^п підтвердило, що ці інтерметаліди характеризуються високими точками Кюрі (порядку 100 К) [3], а для станіду Yb3Co4,3Sn12,7 властива надпровідність [4]. У цій праці наведено резуль­тати вивчення взаємодії компонентів у системі Dy-^-Sn при 870 К (0-55 ат. % Sn) та 770 К (вище 55 ат. % Sn).

Для уточнення і перевірки літературних даних та для вивчення фазових рівноваг системи Dy-^-Sn було виготовлено 76 потрійних і подвійних сплавів. Зразки для дослідження виготовляли методом електродугової плавки шихти вихідних компонентів з наступним гомогенізуючим відпалюванням при 870 та 770 К протягом 1 440 год. Склад фаз контролювали за допомогою рентгено- та частково метало­графічного аналізів. Рентгенофазовий аналіз проводили за порошкограмами (метод Дебая-Шеррера) та дифрактограмами зразків (дифрактометр ДРОН-2.0, FeK-випромінювання). Для обчислення періодів ґратки використовували комплекс програм CSD [5].

Подвійні системи Dy-^, Dy-Sn і ^-Sn, які обмежують досліджувану потрійну, вивчено достатньо повно, відомості про них зібрано в [6-8].

© Ромака В., Гладишевський Р., Гореленко Ю., 2008

Рентгенофазовий аналіз підтвердив утворення всіх бінарних сполук, що існують при температурах відпалювання (рис. 1). Згідно з [9, 10] на основі бінарних сполук РЗМSn2 зі структурою ZrSi2 для рідкісноземельних металів ітрієвої підгрупи в системах РЗМ-Me-Sn (Ме - 3^-елемент) утворюються тверді розчини включення. Ми виплавили зразки в цій області системи Dy-^-Sn до складу Dy29Coi4Sn57. Рентгенофазовий аналіз підтвердив утворення твердого розчину включення на основі DySn2 при температурі 770 К до вмісту Кобальту 5 ат. %. Зміну об'єму твердого розчину DyCoxSn2 зображено на рис. 2. Інші бінарні сполуки подвійних систем Dy-Со, Dy-Sn і ^-Sn не розчиняють третього компонента.

Ізотермічні перерізи діаграми стану системи Dy-^-Sn при температурах відпалювання 870 K (0-55 ат. % Sn) та 770 K (вище 55 ат. % Sn) зображено на рис. 1. Згідно з результатами рентгенофазового аналізу в системі Dy-^-Sn при досліджу­ваних температурах утворюється дев' ять тернарних сполук, склади яких зображено на рис. 1.

Рис. 1. Ізотермічні перерізи діаграми фазових рівноваг системи Dy-Cо-Sn при 870 K (0-55 ат. % Sn) та 770 K (вище 55 ат. % Sn)

23

0,313­0,312­0,311­0,310­0,309­0,308­0,307­0,306­0,305­0,304.

п-[1]-1-[2]-1-[3]-1-[4]-1-[5]-1-[6]-1-[7]-1-[8]-1

012345678

ат. % Sn

Рис. 2. Зміна об'єму елементарної комірки твердого розчину DyCoxSn2

Кристалографічні характеристики тернарних станідів системи Dy-Sn наведено в таблиці. Кристалічні структури восьми тернарних сполук досліджено раніше, дані про більшість з них зібрано в [11]. У подальших працях досліджено кристалічну структуру ще двох сполук Dy3Co6Sn5 [12] та Dy117Co57Sn112 [13]. При складі Dy20Co60Sn20 знайдено сполуку DyCo3Sn [3, 11], для якої визначено структуру типу BaLi4 (просторова група P63/mmc). Подальші дослідження засвідчили, що склад цієї сполуки відповідає формулі Dy3Co8Sn4, а структура належить до типу L^Co^Sn (просторова група P63mc) [14], який є надструктурою до структурного типу BaLi4. При проведенні рентгенофазового аналізу в цій області системи Dy-Co-Sn ми визначили, що станід Dy3Co8Sn4 характеризується невеликою областю гомогенності (до 5 ат. % по ізоконцентраті Dy) при 870 K, а періоди ґратки змінюються в межах а = 0,8839(2)-0,8857(1) нм, с = 0,7450(3)-0,7474(2) нм. Варто відмітити, що вже при перших дослідженнях станідів складу РЗМ^^п автори [3] зазначали, що сполука GdCo^Sn^ має незначну область гомогенності в межах 0 < х < 0,25.

Кристалічну структуру станіду DyCoxSny досліджено методом монокристала [15] і описано як тетрагональну з псевдокубічною ґраткою. Такі сполуки названо як фаза IIa і є похідними від невпорядкованих фаз II ряду п'яти структур (фаза I (СТ Yb3Rh4Sn13), фаза II (CT Er4Rh6Sn19), фаза III (CT Tb5Rh6Sn18), фаза V (СТ Ir3Sn7), фаза VII (структура невідома), характерних для сполук RMexSny (Me = Co, Ru, Rh, Os, Ir).

Кристалографічні характеристики тернарних сполук системи Dy-Co-Sn [11-14]

Сполука

Структурний

Просторова

Періоди ґратки, нм

 

тип

група

a

b

c

Dy6Co2Sn

Ho6Co2Ga

Immm

0,9356

0,9365

0,9868

Dy3Co8Sn4

Lu3Co777Sn4

P63mc

0,8859

 

0,7482

DyCoSn

TiNiSi

Pnma

0,7202

0,4526

0,7448

Dy3Co6Sn5

Dy3Co6Sn5

Immm

0,4303

1,2305

0,9676

Dyn7Co57Sn„2

Dyn7Co57Sn„2

Fm 3 m

2,9831

 

 

DyCo6Sn6

YCo6Ge6

P6/mmm

0,5368

 

0,4262

Dy25Co25Sn50

 

структура невідома

 

 

Dy7Co6Sn23

Ho7Co6Sn23

P 3 m1

0,9645

 

0,9861

DyCoxSny

Er4Rh6Sn19

I4^acd

1,3565

 

1,3565

Аналіз дослідженої системи Dy-Co-Sn підтвердив, що ця система характе­ризується утворенням значної кількості сполук, що властиво і для вивчених раніше систем з Nd і Er. Треба відмітити, що сполуки в цих системах утворюються як в області зі значним вмістом Кобальту, так і за високого вмісту Стануму і Диспрозію. Подібність електронної структури атомів РЗМ приводить до утворення рядів ізоструктурних сполук РЗМ6Co2Sn, РЗМ3Co8Sn4, РЗМ3Co6Sn5, характерних для РЗМ від Nd до Lu. Варто зауважити певну відмінність у характері взаємодії компонентів у потрійних системах для РЗМ церієвої та ітрієвої підгруп, яка проявляється, наприклад, у відсутності сполук еквіатомного складу для РЗМ = La-Sm, РЗМ^^п6, а також сполук структурного типу Ho7Co6Sn23.

2. Skolozdra R.V., Mudryk Ya.S., Romaka L.P. The ternary Er-Co-Sn system // J. Alloys

Comp. 2000. Vol. 296. P. 290-292.

3. Mudryk J., Fruchart D., Gignoux D., Romaka L., Skolozdra R. Magnetic properties of the RCo3Sn (R=Gd to Tm) compounds // J. Alloys Comp. 2000. Vol. 312. P. 9-11.

4. Mudryk Ya., Grytsiv A., Rogl P., Dusek C., Galatunu A. et al. Physical properties and superconductivity of skutterudite-related Yb3Co43Sn127 and Yb3Co4Ge13 // J. Phys.: Condens. Matter. 2001. Vol. 13. P. 7391-7402.

5. Akselrud L.G., Grin Yu.N., Zavalii P.Yu., Pecharsky V.K., Fundamenskii V.S. CSD-Universal program package for single crystal or powder structure data treatment. Coll. Abst. 12 Europ. Crystallogr. Meet. Moscow: Nauka, 1989. Vol. 3. P.155.

6. Massalski T.B. Binary Alloy Diagrams. American Society for Metals. Metals Park OH 44073. 1986. Vol. 1, 2.

7. Villars P., Calvert J.D. Pearson's Handbook of Crystallographic Data for Intermetallic Phases. Metals Park OH 44073. 1997.

8. Корецкая О.Э., Комаровская Л.П., Сколоздра Р.В. Свойства и структура новых тернарных станнидов редкоземельных металлов с высоким содержанием олова // Изв. АН СССР. Неорган. материалы. 1988. Т. 24. С. 1299-1302.

25

9. Venturini G., Francois M., Malaman B., Roques B. Nouveaux isotypes de CeNiSi2 dans les systems R-M-X (R = La-Lu, M = metaux des groupes 7 a 11 et X = Ge, Sn). II Essai d'interpretation de leur non-stoechiometrie // J. Less-Com. Metals. 1990.

Vol. 160. P. 215-228.

10. Francois M., Venturini G., Malaman B., Roques B. Nouveaux isotypes de CeNiSi2 dans les systems R-M-X (R = La-Lu, M = metaux des groupes 7 a 11 et X = Ge, Sn). I Compositions et parametres cristallins // J. Less-Com. Metals. 1990. Vol. 160.

P. 197-213.

11. Skolozdra R.V. Stannides of Rare-Earth and Transition Metals / Eds. K.A. Gschneid-ner, Jr. and L. Eyring. Handbook on the Physics and Chemistry of Rare-Earths. 1997. Vol. 24. Chapt. 164.

12. Pottgen R. The stannides RE3Co6Sn5 (RE=Y, Nd, Sm, Gd, Tb, Ho-Tm) with

Dy3Co6Sn5-type structure // J. Alloys Comp. 1995. Vol. 224. P. 14-17.

13. Salamakha P., Sologub O., Bocelli G., Otani S., Takabatake T. Dy117Co57Sn112, a new structure type of ternary intermetallic stannides with a giant unit cell // J. Alloys Comp. 2001. Vol. 314. P. 177-180.

14. Capera F., Cirafici S., Fornasini M.L., Merlo F., Palenzona A., Pani M. Crystal structure of R3Co8Sn4 compounds (R = Pr, Nd, Sm, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Y) // J. Alloys Comp. 2000. Vol. 297. P. 109-113.

15. Espinosa G.P., Cooper A.S., Barz H. Isomorphs of the superconducting/magnetic ternary stannides // Mater. Res. Bull. 1982. Vol. 17. P. 963-969.

INTERACTION OF THE COMPONENTS IN Бу-Со-Sn SYSTEM AT 870 AND 770 K

V. Romaka, R. Gladyshevskii, Yu. Gorelenko

Ivan Franko National University of Lviv, Kyryla & Mefodiya Str., 6, 79005 Lviv, Ukraine e-mail: romakav@yahoo.com

By means of X-ray phase, structural and partially metallographic analyses the isothermal section of the Dy-Co-Sn ternary system was constructed in the whole concentration range at 870 K (0-55 at. % Sn) and 770 K (more than 55 at. % Sn). The formation of interstitial solid solution DyCoxSn2 was found.

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

Стаття надійшла до редколегії 02.10.2007 Прийнята до друку 03.01.2008


[1]Babyuk V., Bodak O., Romaka L., Tkachuk A., Gorelenko Yu. Isothermal cross-sections of the Nd-Co-Sn ternary system at 670 K and 770 K // J. Alloys Comp. 2007. Vol. 441. P. 107-110.

[2]Babyuk V., Bodak O., Romaka L., Tkachuk A., Gorelenko Yu. Isothermal cross-sections of the Nd-Co-Sn ternary system at 670 K and 770 K // J. Alloys Comp. 2007. Vol. 441. P. 107-110.

[3]Babyuk V., Bodak O., Romaka L., Tkachuk A., Gorelenko Yu. Isothermal cross-sections of the Nd-Co-Sn ternary system at 670 K and 770 K // J. Alloys Comp. 2007. Vol. 441. P. 107-110.

[4]Babyuk V., Bodak O., Romaka L., Tkachuk A., Gorelenko Yu. Isothermal cross-sections of the Nd-Co-Sn ternary system at 670 K and 770 K // J. Alloys Comp. 2007. Vol. 441. P. 107-110.

[5]Babyuk V., Bodak O., Romaka L., Tkachuk A., Gorelenko Yu. Isothermal cross-sections of the Nd-Co-Sn ternary system at 670 K and 770 K // J. Alloys Comp. 2007. Vol. 441. P. 107-110.

[6]Babyuk V., Bodak O., Romaka L., Tkachuk A., Gorelenko Yu. Isothermal cross-sections of the Nd-Co-Sn ternary system at 670 K and 770 K // J. Alloys Comp. 2007. Vol. 441. P. 107-110.

[7]Babyuk V., Bodak O., Romaka L., Tkachuk A., Gorelenko Yu. Isothermal cross-sections of the Nd-Co-Sn ternary system at 670 K and 770 K // J. Alloys Comp. 2007. Vol. 441. P. 107-110.

[8]Babyuk V., Bodak O., Romaka L., Tkachuk A., Gorelenko Yu. Isothermal cross-sections of the Nd-Co-Sn ternary system at 670 K and 770 K // J. Alloys Comp. 2007. Vol. 441. P. 107-110.

Страницы:
1 


Похожие статьи

В Ромака, Р Гладишевський, Ю Гореленко - Взаємодія компонентів у системі dy-co-sn