Евразийский
научный
журнал

Взаимодействия в бинарных и квазибинарных разрезах тройной системы Ho–As–S

Поделитесь статьей с друзьями:
Автор(ы): Ильяслы Теймур Маммад, Агавердиева Ляман Гадир, Джафарова Нигяр Надир, Исмаилов Закир Ислам
Рубрика: Химические науки
Журнал: «Евразийский Научный Журнал №11 2018»  (ноябрь, 2018)
Количество просмотров статьи: 28
Показать PDF версию Взаимодействия в бинарных и квазибинарных разрезах тройной системы Ho–As–S

Ильяслы Теймур Маммад,
проф.
Бакинский государственный университет, Баку, Азербайджан
E-mail: teymur.ilyasl@mail.ru

Агавердиева Ляман Гадир,
магистр
Бакинский государственный университет, Баку, Азербайджан

Джафарова Нигяр Надир,
диссертант
Бакинский государственный университет, Баку, Азербайджан

Исмаилов Закир Ислам,
доцент
Бакинский государственный университет, Баку, Азербайджан
E-mail: zakir-51@mail.ru

Аннотация: Комплексными методами физико-химического анализа исследована тройная система Ho—As—S. Результаты термического анализа показали, что в системе при соотношении компонентов 1:1 образуется соединение состава HoAsS, плавящееся при температуре 1630К. На основе рентгенографического анализа рассчитаны параметры элементарной ячейки. Установлено, что соединения кристаллизуются в ромбической сингонии с параметрами a =0,745, b = 0,403, c = 0,981нм. В системе Ho—AsS со стороны AsS обнаружена область стеклообразования доходящего до 7 ат.% гольмия. Эвтектика в системе HoAsS—S отвечает составу 92 мол.% AsS и температуре 275К, а в системе

HoAsS—Ho отвечает составу 25 мол.% AsS и температуры 1210К

Ключевые слова: анализ, система, температура, кристаллизация, стеклообразование, полупроводники

В литературе отсутствуют сведения о диаграмм состояния двойной системы Ho—S, но имеются отрывочные данные об образовавшихся соединениях [1–4].

С целью построения диаграмм состояния Ho—S нами исследованы сплавы системы Ho—S через каждый 5–10 %. Синтез сплавов проводился при 685К в вакуумированных ампулах до 10-4 мм рт. ст., затем загруженная ампула помещалась в печь. Результаты исследования приведены в таблице 1.

С целью получения полупроводниковых материалов с магнитными ионами нами было изучено различные разрезы тройной системы Ho—As—S.

Тройные соединения редкоземельных элементов (РЗЭ) с участием халькогенов обладают комплексом функциональных свойств, которые нашли техническое применение в различных областях современной техники [4,5].

При синтезе тройных сплавов использовали гольмий марки А—1, мышьяк марки А—5, сера марки В—5. Синтез проводили в двух температурных печах с вращением печи со скоростью 9 град/мин.

таблица 1.

Состав и некоторые физико-химические свойства сплавов системы Ho—S




№ п/п Состав сплавов Плотность г/см3 Микротвердость Нμ, кг/мм2 Результаты Тпл
Ho S
1 100 0 8,80 158 одна фаза 1775
2 99 1 6,50 158 одна фаза 1770, 1405
3 97 3 6,47 150 две фазы 1710, 1405
4 95 5 6,45 153 две фазы 1705, 1405
5 90 10 6,43 165 две фазы 1625, 1405
6 80 20 6,37 173 две фазы 1405
7 70 30 6,25 175 две фазы 1405, 1425
8 60 40 6,18 180 две фазы 1595, 1405
9 50 50 6,40 245 одна фаза 1810
10 40 60 5,85 190 одна фаза 1695
11 30 70 3,93 195 две фазы 1355, 1500
12 20 80 3,98 190 две фазы 112
13 10 90 2,08 195 две фазы 112
14 0 100 одна фаза 112

Синтезированные сплавы получены в виде тонкодисперсных черных порошков. После синтеза продукты реакции в этих же ампулах отличались при температурах 1100–1700 и 1300К.

По результатам исследования построена диаграмма состояния бинарной системы Ho—S (рис.1.). Как видно в системе образуются три соединения HoS, Ho2S3 и Ho5S7. Первые два плавятся конгруэнтно при температурах 1810К и 1695К, а третья образуется по следующим перитектическим реакциям при температуре 1355К:


Рис. 1. Диаграмма состояния бинарной системы Ho—S

Рентгенографические данные, т.е. параметры решетки совпадают с литературными данными [4].

Для измерения физических свойств полученные порошкообразные образцы прессовали под давлением 8–10 т/см2 в параллелепипеде (12—8—4 мм3) и отжигали в вакууме при 1050К в течение 4 месяцев для соединений HoS s = 8,2 ∙ 10-3 Ом-1 ∙ см-1, для соединений Ho2S3 s = 2,5 ∙ 10-5 Ом-1 ∙ см-1, а для соединений Ho5S7 s = 1,5 ∙ 10-6 Ом-1 ∙ см-1.

Разрез AsHoS

Синтез сплавов системы проводили подобно сплавов системы Ho—S. Получены компактные слитки до 60 ат.% As, после этого до 100% HoS получены пористые и порошкообразные сплавы. Полученные сплавы отжигали при температуре 1200К, время отжига составляло 250 часов, после чего проводили исследования образцов системы.

Дифференциально-термический анализ проводили на пирометре НТР-70 и на приборе ВДТА-987. Рентгенофазовый анализ сплавов проводили на приборе Philips X’Pert MPD дифрактометр, микроструктурный анализ на микроскопе МИМ-7, а микротвердость на микротвердомере ПМТ-3.

По результатам термического анализа показали, что в системе при соотношении компонентов 1:1 образуется соединение состава HoAsS, плавящееся при температуре 1630К. Соединение образуется дистектикой, разделяет общую систему на две части подсистемы HoS—HoAsS и HoAsS—As. Обе подчиненные системы эвтектического типа эвтектика имеет состав 26 и 87 мол.% мышьяка (рис. 2) в системе HoS- As.

Таб.2.

Составы и некоторые физико-химические свойства сплавов системы HoS—As

Состав Термические эффекты нагревания, К Микротвердость, Нμ, кг/мм2 Плотность, d, г/см3 Результаты МСА
HoS As
100 0 1815 245 6,4 одна фаза
95 5 1710,1210 245 6,4 две фазы
90 10 1600, 1200 240 6,2 две фазы
80 20 1360, 1200 230 5,90 две фазы
76 24 1210 Эвтектика 5,93 две фазы
70 30 1300, 1210 225 5,85 две фазы
60 40 1210, 1570 218 5,70 две фазы
50 50 1630 260 6,5 одна фаза
40 60 720, 1500 210 6,1 две фазы
30 70 720, 1300 180 5,9 две фазы
20 80 720, 1000 160 5,75 две фазы
10 90 720, 750 100 5,65 две фазы
5 95 720, 805 10 5,60 две фазы
0 100 90 5,15 одна фаза



Рис. 2. Диаграмма состояния HoS—As

На основе рентгенографического анализа рассчитаны параметры элементарной ячейки. Установлено, что соединения кристаллизуются в ромбической сингонии с параметрами a =0,745, b = 0,403, c = 0,981нм.

Соединения HoAsS обнаружены так же в системе Ho—AsS. Диаграмма состояния системы представлена на рис. 3. Соединение HoAsS образуется в точке пересечения разрезов Ho—AsS и HoS—As. На основе исходных компонентов не обнаружена область растворимости.


Рис. 3. Диаграмма состояния Ho—AsS

В системе Ho—AsS со стороны AsS обнаружена область стеклообразования доходящего до 7 ат.% гольмия. Полученные стекла вишнево-красного цвета. Эвтектика в системе HoAsS—S отвечает составу 92 мол.% AsS и температуре 275К, а в системе

HoAsS—Ho отвечает составу 25 мол.% AsS и температуры 1210К (рис. 3).

Литература:

  1. A.A. Елисеев. Хальколантанаты редких элементов, М.: «Наука», 1989, 288с.
  2. П.Г. Рустамов, О.М. Алиев. Редкоземельные полупроводники ( Под. ред. В.П. Музе) Баку, Элмлер, 1981 с. 93-133
  3. Ю.Д. Третьяков, В.И. Путляев. Введение в химию твердофазных материалов. Учебное пособие, Химия, 2013, 253с.
  4. Н.П. Лякишев. Диаграмма состояния двойных систем Т.2 1024 с., 1997, М.: Машиностроение
  5. Ильяслы Т.М., Алиева К.М., Исмаилов З.И., Аббасова Р.Ф., Мамедова Л.А., Вейсова С.М. Фазообразование в системе Ho—As—Te. Сборник научных трудов по материалам международной конференции, часть 1, Санкт-Петербург, 2018.
  6. Мамедов Н.В., Ильяслы Т.М., Аллазов М.Р. Промежуточные фазы в системах Cr—Zn—S (Ln—Dy, Ho, Er, Tm), ECYN4 (49), 2018, c.264—268.