CC BY
40
ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН ___________________________________2009, том 52, №3________________________________
ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
УДК 546.662, 86:669.0.17.1
М.А.Балаев, В.Д.Абулхаев, академик АН Республики Таджикистан И.Н.Ганиев
ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СПЛАВОВ И СОЕДИНЕНИЙ системы са-яь
Диаграмма состояния системы Gd-Sb ранее была исследована в полном диапазоне концентраций методами дифференциального термического, рентгенофазового и металлографического анализов [1]. Установлено образование в системе соединений Gd5Sb3, Gd4Sb3,, и GdSb.
Соединения Gd5Sb3 и Gd4Sb3 при 1913 и 2043 К 1083±15 К, соответственно плавятся инконгруэнтно. Самым тугоплавким соединением системы является GdSb , плавящийся при 2403 К конгруэнтно. При этом GdSb при 2113 К проявляет полиморфизм.
Из обзора литературы следует, что в основном изучены некоторые физико-химические свойства соединений GdSb и Gd5Sb3 [2]. Свойства сплавов системы Gd-Sb, в частности электрофизические свойства, практически не исследовались.
Целью работы явилось исследование электрофизических свойств (удельного электросопротивления и термической электродвижущей силы (термо-э.д.с.)) сплавов соединений системы Gd-Sb в диапазоне температур 298-723 К.
В качестве исходных компонентов для синтеза сплавов использовали гадолиний марки ГдМД-2 (чистота 99.98 мас.%) и сурьму марки Су-18 (чистота 99.99 мас.%).
Сплавы системы получали следующим образом. Рассчитанные количества порошков исходных компонентов смешивали, спрессовывали в штабик и помещали в герметичный молибденовый тигель. Затем тигель с образцом медленно нагревали (со скоростью 5 К/мин) в среде гелия марки ВЧ. Оптимальные температуры синтеза сплавов составляли:
Sb, ат.% 1-25 30-37.5 42.86-45 50-65 70 -80
Т, К 1223 1573 1623 1373 873
Сплавы, содержащие более 80 ат.% Sb, получали непосредственно сплавлением исходных компонентов. Средняя продолжительность времени выдержки сплавов при указанных температурах составляла 2-4 ч.
Полученные сплавы и соединения подвергали аттестации методами рентгенофазого (РФА), металлографического анализов, а также измерением плотности. РФА соединений проводили на дифрактометре типа ДРОН-2, а металлографический анализ на приборе « Neo-й^21». Микротвердость кристаллов измеряли на приборе ПМТ-3. Плотность соединений измеряли пикнометрическим методом по стандартной методике.
Температурную зависимость удельного электросопротивления (р) и термо-э.д.с. (а) сплавов и соединений измеряли на установке, разработанной нами, четырехконтактным способом. При этом относительная погрешность измерения удельного электросопротивления составляла ±2.5%, а термо-э.д.с ± 2%.
Подтверждены данные [1] об образовании в системе Gd-Sb трех соединений, кристаллизующихся по данным РФА в двух сингониях - гексагональной и кубической (табл. 1). Следует отметить, что нами не установлено образование в указанной системе соединения GdSb2, о котором сообщается в [ 1].
Как видно из таблицы, наблюдается близость значений между экспериментально определенной и рентгеновской плотностью.
Среди соединений системы Gd-Sb самыми твердыми оказались кристаллы Gd4Sb3.
Результаты исследования удельного электросопротивления и термо-э.д.с. соединений системы Gd - Sb приведены в табл. 2. и на рис. 1 и 2. Из рисунков видно, что как удельное электросопротивление, так и термо-э.д.с. соединений системы Gd-Sb во всем исследованном диапазоне температур изменяются линейно, что характерно для веществ с металлической проводимостью. Из данных табл. 2 следует, что по электропроводности соединения системы Gd-Sb занимают промежуточное положение между проводниками и полупроводниками. Так, их электропроводность на порядок меньше электропроводности чистого гадолиния (1.47-10-6 Ом-1-м-1 [3]) и на два порядка меньше электропроводности известных проводников - меди,
7 7 7 1 1
серебра и алюминия (6.45-10 , 6.8 -10 , 4.0-10 Ом- •м- [4]). Среди соединений системы Gd-Sb наибольшим значением электропроводности обладает GdSb. С нашей точки зрения, это объясняется усилением делокализации электронов в GdSb за счет роста в структуре доли металлической связи Gd-Gd.
Таблица 1
Кристаллохимические параметры соединений системы Gd - Sb
Соединения Сингония Структурный тип Параметр элементарной ячейки, ±0.0005 нм
а в с
Gd5Sb3 гексагон. Mn5Sb3 0.8970 - 0.6326
Gd4Sb3 кубич. анти-^^ 0.9220 -
Gd Sb кубич. NaCl 0.612 -
Соединения Плотность, кг/м3 Микротвердость, МПа
пикнометриче ская рентгеновская
Gd5Sb3 8720 8725 5100±150
Gd4Sb3 8472 8474 5250±200
Gd Sb 7769 7774 1200±180
Таблица 2
Электрофизические свойства соединений системы Gd-Sb при комнатной температуре
Соединения P x 106, Омм g* х 10"5, Ом"1^м"1 -а, мкВ/К
Gd5Sb3 10.65 0.93896 11.6
Gd4Sb3 8.24 1.21359 10.8
GdSb 0.78 12.82051 6.8
Примечание: *электропроводность (g = 1/p)
oUsJ---------і-------1-------1-------1-------1-------
300 400 500 600 700 «00 T, К
Рис.1. Температурная зависимость удельного электросопротивления сплавов системы Gd-Sb в диапазоне температур 298-723 К (1 - 10, 2 - 20, 3 - 30, 4 - 37.5 (Gd5Sb3), 5 - 42.86 (Gd4Sb3),
6 - 50 (GdSb), 7 - 70 ат.% Sb).
15
Рис. 2. Температурная зависимость термо-э.д.с. системы Gd-Sb в диапазоне температур 298-723 К (1 - 10, 2 - 20, 3 - 30, 4 - 37.5 (Gd5Sb3), 5 - 42.86 (Gd4Sb3), 6 - 50 (GdSb), 7 - 70 ат.% Sb).
П
1----------1----------1---------1----------1----------1
вії 20 40 60 80 ЭЬ
ат.% ЙЬ
Рис. 3. Концентрационные зависимости удельного электросопротивления (а), термо-э.д.с. (б) и
микротвердости (в) системы Оё-БЬ.
Результаты исследования концентрационной зависимости электрофизических свойств сплавов системы Оё-БЬ представлены на рис.3, а. Максимум на кривой концентрационной зависимости удельного электросопротивления приходится на Gd5Sbз, а в диапазоне 37.5-50 ат.% БЬ, в точках, соответствующих составам Оё4БЬ3 и ОёБЬ, наблюдаются изломы. Кривая концентрационной зависимости термо-э.д.с. и микротвердости сплавов (рис.3, б, в) в точках, соответствующим соединениям системы Оё-БЬ, также испытывает изломы.
Таким образом, соединения системы Оё-БЬ на кривых концентрационных зависимостей электрофизических свойств проявляются в виде экстремальных точек, что соответствует общим принципам физико-химического анализа [5].
Институт химии им.В.И.Никитина Поступило 09.01.2009 г.
АН Республики Таджикистан
ЛИТЕРАТУРА
1. Бурнашев О.Р. Дисс. на соиск. уч степени канд. хим. наук. Душанбе: 1981, 183 с.
2. Абулхаев В.Д. Дисс. на соиск. уч степени канд. хим. наук. Душанбе: 1984, 192 с.
3. Савицкий Е.М., Терехова В.Ф. Металловедение редкоземельных металлов. - М.: Наука, 1975, 270 с.
4. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. - М.: Высшая школа, 1981, 678 с.
5. Аносов В.Я., Озерова М.И., Фиалков Ю.Я. Основы физико-химического анализа. - М.: Наука, 1976, 503 с.
М.А.Балаев, В.Д.Абулхаев, И.Н.Ганиев ХОСИЯТ^ОИ ЭЛЕКТРОФИЗИКАВИИ ХУЛАХ,О ВА ПАЙВАСТАГИ^ОИ СИСТЕМАИ Gd-Sb
Дар мадола натичахои тахдидоти хосиятхои электрофизикавии хулахо ва пайвастагихои системаи Gd-Sb оварда шудааст.
Тахдидотхо нишон доданд, ки ба хулахо ва пайвастагихои системаи Gd-Sb гуза-ронандагии металлй хос аст. Муайян карда шудааст, ки хосиятхои электрофизикавии хулахо ва пайвастагихо ба сохти системаи Gd-Sb мувофидат мекунанд.
M.A.Balaev, V.D.Abulkhaev, I.N.Ganiev ELECTROPHYSICAL PROPERTIES OF ALLOYS AND COMPAUNDS OF THE Gd-Sb SYSTEM
The abstract describe the resalts of electropysical properties investigation of alloys and compaunds of the Gd-Sb system. The inestigation has shown, that alloys and compaunds of Gd-Sb system have the metallic condactiviti. The electrophysical properties of alloys and compaunds are consistens with the Gd-Sb system.
