Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес оригинального документа : http://www.phys.msu.ru/upload/iblock/656/02-5-53.pdf Дата изменения: Thu Sep 11 23:49:16 2008 Дата индексирования: Mon Oct 1 21:34:08 2012 Кодировка: Windows-1251

Вестник Московского университета. Серия 3. Физика. Астрономия. 2003. 6

53

У ДК 539.1

ФОРМИРОВАНИЕ ИНТЕРМЕТАЛЛИДА Pd 4 Tb PdTb

3

В СИСТЕМЕ

А. С. Илюшин, Н. А. Хатанова, Е. В. Силонова, Г. С. Бурханов Н. Б. Кольчугина

)

, О. Д. Чистяков

)

)

,

(кафедра физики твердого тела ) E-mail: asi@phys.msu.su

Методом рентгеноструктурного анализа показано, что в литом сплаве Pd44.6 ат.% Tb наряду с равновесным интерметаллидом Pd 4 Tb 3 образуется бертоллидная фаза с гексагональной решеткой и параметрами a = 13.405 A, c = 6.154 A. После отжига в течение 100 ч при 500 C бертоллиды испытывают фазовое превращение и переходят в равновесные интерметаллиды Pd 4 Tb 3 + PdTb.
Сплавы палладия с редкоземельными металлами (R), такими, как Sm, Gd, Ho, Dy, Er, Lu и Tb, а также Y, имеют однотипные диаграммы равновесных состояний с изоморфными интерметаллидами [1, 2]. Все подобные диаграммы показывают, что в интервале концентраций 2550 ат.% R в сплавах образуются пять изоморфных интерметаллидов: Pd 3 R, Pd
21

только в сплавах PdLu. Для исследования выбран сплав палладия с содержанием тербия 44.6 ат.%, близкого к составу Pd 4 Tb 99.95 мас.% 3 и 10 тербия
3 3

(42.9 ат.% Tb). двойной вакуумной

Сплав был приготовлен из палладия чистотой после дистилляции с предельным содержанием примесей не более ат.%. Cплав был изготовлен в дуговой печи с нерасходуемым вольфрамовым электродом на медном поду в атмосфере очищенного аргона. Для обеспечения равномерности переплавка. состава Отжиг использовалась многократная

R

10

, Pd 3 R 2 , Pd 4 R 3 , PdR. Структуры

интерметаллидов приведены в табл. 1. В работе [8] нами было показано, что в литых сплавах палладия с лютецием в области концентраций лютеция 3050 ат.% образуется метастабильная фаза с гексагональной решеткой и переменными параметрами, а следовательно, с переменным составом, что позволило отнести эту фазу к интерметаллическим соединениям, называемым, по Н.C. Курнакову, бертоллидами [9]. Цель данной работы выяснить, является ли образование бертоллидов в литых сплавах характерной особенностью для всех сплавов палладия с редкоземельными металлами или они образуются

проводился в откачанной и отпаянной стеклянной ампуле. Рентгеновский анализ проводился на автоматизированном дифрактометре типа ДРОН, сопряженном с компьютером на монохроматизированном Co-

K

излучении. рис. 1 приведена диаграмма равновесных этой диасплавов PdTb. Согласно

На

состояний

грамме, исследуемый сплав в равновесном состоянии должен был содержать две стабильные фазы:

Таблица

1

Структуры интерметаллидов
Состав Интерметаллиды сплава, ат.% (Pd3 R) Pd3 Tb (Pd Pd
21

Кристаллическая Пр. гр. структура и тип Fm3m Кубическая AuCu3

a

,A

b,

A

c

,A

, град.

Примечания

25

4.074 24.85 5.76





[3]

Sm

10

)

32.3

C2/m

Моноклинная

16.51

90.88

[4]

21

Tb10 40 C2/m

(Pd3 Lu2 ) Pd3 Tb2 (Pd4 R3 ) Pd4 Tb3

Моноклинная Ромбоэдрическая в гексагональной установке Pd4 Pu
3

7.78

8.70

12.21

117

[5]

42.9

R3



5.70 13.17



[6]

(PdR) PdTb

50

Pm3m

Кубическая CsCl 3.54







[7]

)

Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН.


54

Вестник Московского университета. Серия 3. Физика. Астрономия. 2003. 6

Рис. 1. Диаграмма равновесных состояний системы PdTb

Таблица

2

Значения углов



и межплоскостных расстояний

d

для сплава Pd44.6 ат.% Tb в литом состоянии (длина волны 1.789 A)
Расчет Номер пика Эксперимент Pd4 Tb3



,

I

, усл. ед. 180 69 110 300 207 80 93 87 111 73 74 104 81 85 83 69 72 74 89 80 78 77 82 103 152

d,

A

hkl
311 312 322 520 431 303 512 223

d,

A

a = 13:405 hkl
130 002 102 400 401 141 330 402 241 103 151 502 303 242 223 403

Бертоллидная фаза A,

c = 6:154 d, A
3.217 3.076 2.973 2.900 2.623 2.341 2.234 2.111 2.065 2.020 1.975 1.853 1.810 1.786 1.750 1.674

A

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

16.10 16.90 17.50 17.95 18.85 19.95 21.20 22.45 23.50 24.95 25.10 25.60 26.15 26.55 26.80 27.55 28.40 28.90 29.30 29.50 30.25 30.70 31.95 32.35 33.00

3.22 3.07 2.97 2.90 2.76 2.62 2.47* 2.34 2.24 2.12 2.11 2.07 2.03 2.00* 1.98 1.93 1.88* 1.85 1.82 1.81 1.78 1.75 1.69 1.67 1.64

2.768 2.120 1.929 1.827 1.782 1.702 1.665 1.648


Вестник Московского университета. Серия 3. Физика. Астрономия. 2003. 6

55

Pd 4 Tb нии,

3

+ PdTb.

Дифрактограмма на в рис. табл. 2.

литого

Pd44.6 ат.% Tb, полученная на Coпоказана тограммы ражения, дана 2, где

K

сплава излучедифрак-

a=

13 178

:

A,

c = 5:708

A)

позволяет Для

предпокаждой

ложить, что бертоллиды имеют разупорядоченную структуру интерметаллида Pd 4 Tb 3 . системы, в которой образуются бертоллиды, существует такая критическая температура, ниже которой бертоллиды испытывают фазовое превращение и переходят ат.% Tb в дальтониды. отожжен Поэтому при сплав Pd44.6 был температуре

Расшифровка

I





интенсивность нами были

пика,

hkl

угол

отинрас-

дексы отражающих плоскостей. Для анализа дифрактограммы для Pd 4 Tb предварительно считаны значения межплоскостных расстояний
3

d

и PdTb, приведенные в табл. 3, 4.
Таблица 3

500 C в течение 100 ч. В табл. 2 звездочками отмечены пики, которые пока не удалось идентифицировать. Так как литой сплав обладал большой хрупко3

Расчетные значения индексов отражающих плоскостей и межплоскостных расстояний
Номер пика 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

hkl

d

для интерметаллида Pd4 Tb

стью, в

то

вначале

он а

был

раздроблен часть

на

мелкие

hkl
211 102 311 202 401 410 212 321 312 402 322 511

d

,A

Номер пика 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

hkl
520 502 431 422 303 512 223 432 701 413 612 630

d

кусочки, часть из которых была растерта в порошок
,A

агатовой

ступке,

другая

представляла

3.441 2.769 2.768 2.553 2.552 2.490 2.380 2.380 2.120 2.018 1.929 1.929

1.827 1.763 1.782 1.721 1.702 1.665 1.648 1.568 1.566 1.512 1.486 1.438

собой деформированные монокристаллы. Обе партии образцов были отожжены в течение 100 ч при температуре 500 C. На рис. 3 показана дифрактограмма отожженного порошка сплава. Расчет дифрактограммы представлен в табл. 5. После отжига все пики от бертоллидов исчезли После и на дифрактограмме наблюдались пики, принадлежащие только интерметаллиду Pd 4 Tb 3 . отжига, так же как и после литья, пики от PdTb на дифрактограмме не выявлялись. Однако применение более тонкого физического метода исследования на монокристалле показало, что на лауэграмме

Таблица

4

Расчетные значения индексов отражающих плоскостей и межплоскостных расстояний
Номер пика 1 2 3 4 5 6 7 8 9

hkl

Таблица

5

d

для интерметаллида PdTb

Значения углов



и межплоскостных расстояний

d

для сплава Pd44.6 ат.% Tb после отжига в течение 100 ч при 500 C (длина волны 1.789 A)

hkl
001 011 111 002 012 112 022 122 130

d,

A Номер пика Эксперимент Расчет Pd4 Tb3

3.540 2.503 2.046 1.770 1.583 1.445 1.251 1.180 1.020



,

I

, усл. ед. 372 173 1013 1043 156 121 137 62 159 182 60 124 68 100 73 61 198 275 137 60 65 81 193 206

d,

A

hkl
311 202 410 212 312 402 322 220 502 422 303 512 223 432 413 612 630 104 204 214 603 523 314 404

d

,A

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

18.90 20.45 21.10 22.10 24.95 26.35 27.65 29.30 30.20 31.35 31.75 32.55 32.90 34.80 36.35 37.00 38.55 39.25 40.30 41.40 41.70 42.75 43.50 44.55

2.76 2.55 2.48 2.38 2.12 2.01 1.93 1.82 1.78 1.72 1.70 1.66 1.64 1.56 1.51 1.48 1.43 1.41 1.38 1.35 1.34 1.32 1.30 1.27

2.768 2.553 2.490 2.380 2.120 2.018 1.929 1.827 1.783 1.721 1.702 1.665 1.648 1.568 1.512 1.486 1.438 1.416 1.384 1.355 1.345 1.318 1.301 1.274

Анализ данных табл. 2 показал, что литой сплав состоит из двух фаз, одна из которых является равновесным интерметаллидом Pd 4 Tb 3 , а вторая метастабильной бертоллидной фазой. Тип решетки и индексы отражающих плоскостей бертоллидной фазы определялись по кривым Хелла для гексагональной решетки, после чего были определены значения параметров оказались равными Н.С. ладают Курнаков

a

и

c

, которые рассчитываA, что с

лись по отражениям (400) и (002) соответственно и

a = 13:405

c = 6:154

A. об-

указывал,

бертоллиды

?генетической?

связью

определенными

дальтонидами. Близость параметров бертоллида и интерметаллида Pd 4 Tb ка в гексагональной
3

(ромбоэдрическая решетс параметрами

установке


56

Вестник Московского университета. Серия 3. Физика. Астрономия. 2003. 6

Рис. 2. Дифрактограмма литого сплава Pd44.6 ат.% Tb (длина волны 1.789 A)

Рис. 3. Дифрактограмма порошка сплава Pd44.6 ат.% Tb после отжига в течение 100 ч при 500 C

(длина волны 1.789 A)

отожженного ванного осью

монокристалла

c

Pd 4 Tb 3 ,

ориентирои соответствующих им индексов находящихся на расстоянии
Номер дуги 1

Таблица

6

по лучу, видны дуги от неори-

Экспериментальные значения межплоскостных расстояний

d

ентированных кристаллитов, показанные на рис. 4 стрелками. В табл. 6 приведены экспериментальные значения

d

hkl для дуг на лауэграмме, R от первичного пучка

, полученные по лауэграмме для соответ-

ствующих дуг. Сравнение этих значений

d,

A

hkl
012 112 022 130

R

, мм

d

1.57 1.43 1.25 1.03

19.5 21.9 26.0 34.0

с аналогичными в

2 3 4

табл. 4 показывает хорошее совпадение и означает, что эти дуги получены от интерметаллида PdTb.


Вестник Московского университета. Серия 3. Физика. Астрономия. 2003. 6

57

Литература
1. Loebich O.J.R., Raub E. // J. Less-Common Met. 1973. 30. P. 47. 2. Диаграммы состояний двойных металлических систем: Справочник. T. 3. Кн. 1. M.: Машиностроение, 2000. 3. Гладышевский
Е.И., Бодак О.И.

Кристаллохи-

мия интерметаллических соединений редкоземельных металлов. Львов: Высш. школа, 1982. 4. Fornasini M.L., Mugnoli A., Palenzona A. // Acta Cryst. 1979. B35. P. 1950. 5. Илюшин А.C., Хатанова Н.А., Рыкова Е.А., Cилонова Е.В. // Вестн. Моск. ун-та. Физ. Астрон. 2001.

2. C. 47. (Moscow University Phys. Bull. 2001.
Рис. 4. Лауэграмма монокристалла Pd
4

Tb

3

(длина вол-

ны 0.709 A). Первичный пучок направлен по оси Стрелками показаны дуги

c

No. 2. P. 43). 6. Palenzona A., Landelli A. // J. Less-Common Met. 1974. 34. P. 121. 7. Князев
Ю.В., Галошина Э.В., Кириллова М.М.

.

Таким образом, литой сплав Pd 44 6

:

и др. // ФММ. 2000. 89. C. 52.

ат.% Tb и

8. Илюшин А.С., Хатанова Н.A., Рыкова Е.А. и др. // Вестн. Моск. ун-та. Физ. Астрон. 1999. 4. C. 37 (Moscow University Phys. Bull. 1999. No. 4. P. 43). 9. Курнаков Н.С. Введение в физико-химический анализ. ОНТИ-ХИМТЕОРЕТ, 1936. 10. Миркин Л.И. Справочник по рентгеноструктурному анализу поликристаллов. М.: Гос. изд-во физ.-мат. лит., 1961.

находится в метастабильном состоянии и состоит из двух фаз: равновесного интерметаллида Pd 4 Tb
3

метастабильной бертоллидной фазы. И только после отжига в течение 100 ч при температуре 500 C его фазовый состав соответствует равновесной диаграмме состояний и сплав состоит из двух равновесных фаз: Pd 4 Tb
3

+ PdTb. Переход в равновесное состо-

яние происходит через образование метастабильной фазы бертоллидного типа.

Поступила в pедакцию 27.05.02