З Шпирка , О Сафіяник , Б Марцініак - Рентгеноструктурне дослідження твердого розчину gd(sige)2 - страница 1

Страницы:
1 

ВІСНИК ЛЬВІВ. УН-ТУ                                                                                       VISNYK LVIV UNIV.

Серія хм. 2007. Bun. 48. 4. I. C. 26-30_____________ Ser. Khim. 2007. No 48. Part 1. P. 26-30

 

УДК 548.736.4

РЕНТГЕНОСТРУКТУРНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ ТВЕРДОГО РОЗЧИНУ Gd(Si,Ge)2.,

 

эдак

 

3. Шпирка 1, О. Сафіяник 1, Я. Кончик 2, Б. Марцініак 2, О. Бог

 

 

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

2 Інститут хімії та захисту довкілля, Університет ЯнаДлугоша, вул. Народної Армії, I3/I5, 42-200 Ченстохова, Польща

Методом рентгенівського фазового аналізу досліджено твердий розчин Gd(Si,Ge)2-x. Методом монокристала досліджено структуру фази Gd(Si,Ge)2-x при складі GdGeo,77Sii>23: структурний тип a-GdSi2, просторова група Imma, a = 0,41543(6), b = 0,41646(7), c = 1,4000(3) нм.

Ключові слова: фазові рівноваги, кристалічна структура, НРТР, РЗМ.

Результати дослідження взаємодії компонентів на перетинах RGe2-x-RSi2-x, де R - La, Ce, Pr, Gd та Y описано в [1]. На цих перетинах утворюються неперервні ряди твердих розчинів (НРТР), які кристалізуються у структурних типах, характерних для бінарних германідів та силіцидів.

На перетині GdGe2-x-GdSi2-x утворюється НРТР Gd(Ge,Si)2-x широкої протяж­ності, яка відповідає областям гомогенності бінарних сполук (рис. 1). Двофазних областей у потрійній системі встановити не вдалося. Сплави на перетині 0,333 та 0,350 ат. часток Gd однофазні та містять НРТР Gd(Ge,Si)2-x. Під час переходу від силіциду до германіду простежують поступову деформацію тетрагональної структури типу a-ThSi2 в ромбічну a-GdSi2. Області існування твердих розчинів різних структурних типів знайдено лише за зміною періодів ґратки.

© Шпирка З., Сафіяник О., Кончик Я. та ін., 2007



гідно з діаграмою стану системи Gd-Ge [2, 3] германід GdGe2-x належитьдо структурного типу a-ThSi2, а структура типу a-GdSi2 при такому складі не реалізується, хоча в [6] повідомляютьпроіснуваннябінарної сполуки зі структурою типу a-GdSi2. Силіцид гадолінію GdSi2-x існує у двох поліморфних модифікаціях -низькотемпературній a-ThSi2 та високотемпературній a-GdSi2 [4, 5].

Для підтвердження та уточнення літературних даних про існування поліморфних переходів між структурними типами a-ThSi2 та a-GdSi2 в області гомогенності НРТР Gd(Si,Ge)2-x досліджено ряд сплавів, склади яких перебувають на межі розділу фаз a-ThSi2 і a-GdSi2. Зразки готували сплавлянням шихти з компактних металів високої чистоти з вмістом основного компонента > 99,7 мас. % в електро­дуговій печі на мідному водоохолоджуваному поді з вольфрамовим електродом в атмосфері очищеного аргону. Втрати при сплавлянні не перевищували 1 мас. % від маси вихідної шихти. Для гомогенізації сплавів їх відпалювали у вакуумованих кварцових ампулах при температурі 873 К упродовж 720 год з наступним гартуванням у холодній воді.

Рентгенофазовий аналіз проводили за дифрактограмами зразків, одержаними на порошковому дифрактометрі ДРОН-2,0 (FeKo-випромінювання, внутрішній еталон - W). Монокристальні дослідження проводили з використанням автоматичної дифрактометрії (XCALIBUR монокристальний дифрактометр, MoKo-випроміню-вання, графітовий монохроматор, со- метод сканування).


Отримані дифрактограми проіндексовано, параметри елементарних комірок обчислено (табл. 1). У сплавах складів Gd38Ge62, Gd36Ge62Si2, Gd33 3Ge617Si5 реалізується тетрагональна структура типу a-ThSi2, у Gd35Ge65 - структура типу a-GdSi2. Дифрактограми сплавів уздовж ізоконцентрати 0,30 ат. частки Si проіндек-совано у ромбічній структурі типу a-GdSi2, отже, поліморфний перехід a-ThSi2-a-GdSi2 відбувається при дещо меншому вмісті Si, ніж повідомлялось раніше [1]. Сплав складу Gd37Ge33Si30 дослідили методом порошку (дифрактометр HZG-4a, CuKo-випромінювання), та вивчили монокристал, добутий з цього зразка, з використанням автоматичної дифрактометрії.

28


. Ш пирка, О. Сафіяник, Я. Кончикта ін.

 


На рис. 2 зображено дифрактограму сплаву складу Gd37Ge33Si30. Як видно з верхньо частини дифрактограми, простежуєтьсячіткероздвоєнняліній 020 та 200, що дало змогу проіндексувати у структурному типі a-GdSi2. Експериментальні умови та результати досліджень монокристала, добутого зі сплаву Gd37Ge33Si30, подано в табл. 2. Уточнений склад згідно з монокристальними дослідженнями є GdGe0,77Si1,23. Координати, ізотропні й анізотропні параметри теплового коливання атомів та коефіцієнтизаповненняположеньу структурі фази GdGe0,77Si1,23 наведенов табл. 3 і 4 відповідно.эвв-\

 

зве А

 

 

700 А


 

 

 

 

т А , /

■/   \   f -J

1 '

\ г.

■4'J.iJU

 

 

 


Проекція структури фази GdGe077Si123 вздовж [100] та координаційні многогранникиатомів зображенона рис. 3. У системі Gd-Si-Ge утворюєтьсятвердий розчин заміщення Gd(Si,Ge)2-x, депризміні складу простежуютьнеперервні переходи тетрагональної структури a-ThSi2 в ромбічну a-GdSi2. Такі самі неперервні переходи є у споріднених системах R-Si-Ge, а також у системах двох рідкісноземельних металів та силіцію.

30


. Шпирка, О. Сафіяник, Я. Кончик та ін.

 

1.       Муратова Л.А. Тройные системы (иттрий, лантан, церий, празеодим, гадолиний)-германий, кремний: Автореф. дисс. ... канд. хим. наук. Львов, 1976.

2.       Еременко В.Н., Баталии В.Г., Буянов Ю.И., Обушенко И.М. Диаграмма состояния системы Гадолиний-Германий // Порошковая металлургия. 1980. № 2. С. 40—45.

3.       Okamoto H. Desk Handbook: Phase Diagrams for Binary Alloys. Materials Park (OH): American Society for Metals. 2000.

4.       Perri J.A., Banks E., Post B. Polymorphism of Rare Earth Disilicides // J. Phys. Chem. 1959. Vol. 63. P. 2073-2074.

5.       Pierre J., Siaud E., Frachon D. Magnetic Properties of Rare Earth Disilicides RSi2 // J. Less-Common Metals. 1988. Vol. 139. P. 321-329.

6.       Шпирка З.М., Кохан О.М., Бодак О.I., Печарсъкш В.К. Ізотермічний переріз сис­теми церій-гадоліній-германій при 870 K // Доп. АН УРСР. Сер. Б. 1986. № 5.

С. 47-49.

 

 

X-RAY INVESTIGATION OF THE Gd(Si,Ge)2-I SOLID SOLUTION

 

Z. Shpyrka 1, O. Safijanyk 1, J. Konczyk 2, B. Marciniak 2, Q- Bodak |'

 

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

2 Institute of Chemistry and Environment Protection, Jan Dlugosz University, al. Armii Krajowej, 13/15, 42-200 Czestochowa, Poland

The isothermal sections of the phase diagrams of the Gd-Si-Ge system at 873 K has been constructed by means of X-ray phase analysis. The crystal structure of the GdGe077Si123 phase has been determined by the single crystal method: a-GdSi2 structure type, space group Imma, a = 0.41543(6), b = 0.41646(7), c = 1.4000(3) nm.

 

Key words: phase equilibria, crystal structure, solid solutions, rare-earth.

 

Статтянадійшла доредколегі 28.05.2006 Прийнята до друку 21.11.2006

Страницы:
1 


Похожие статьи

З Шпирка , О Сафіяник , Б Марцініак - Рентгеноструктурне дослідження твердого розчину gd(sige)2

З Шпирка , О Сафіяник , Б Марцініак - Рентгеноструктурне дослідження твердого розчину gd(sige)2