CC BY
20
60
AZЭRBAYCAN К1МУА JURNALI № 1 2012
УДК 546.711.87.24
СИСТЕМА МпБ12Те4-Те Д.С.Аждарова, Т.Ф.Максудова, Т.С.Гусейнова, Т.А.Салимова
Институт химических проблем им. М.Ф.Нагиева Национальной АН Азербайджана
itpcht@itpcht.ab.az Поступила в редакцию 03.04.2011
Методами физико-химического анализа исследована система MnBi2Te4-Te. Установлено, что
она является частично квазибинарным сечением тройной системы Mn-Bi-Te.
Ключевые слова: эвтектика, частичноквазибинарный, микротвердость, термограмма.
Система нп^!—^ была исследована ранее по двум сечениям MnTe-Bi2Teз и Mn-Bi2Teз [1, 2]. В первой системе происходит образование тройного соединения по перитектической реакции:
ж+MnTe <=± МпВ^еф
Показано, что соединение MnBi2Te4 образует с Bi2Te3 эвтектику при температуре 4700С и составе 85 мол.% Bi2Te3. Поскольку соединение MnBi2Te4 - перитектическое, оно в триангуляции тройной системы Mn-Bi-Te не участвует. Так как сечения MnTe-Bi2Te3 и Mn-Bi2Te3 - квазибинарные, они триангулируют тройную систему на три квазитройные системы: Bi2Te3-Te-MnTe, MnTe-Bi2Te3-Mn и Mn-Bi2Te3-Bi.
С целью определения координат нонвариантных точек в квазитройной системе Bi2Te3-Te-MnTe в настоящей работе изучалась система MnBi2Te4-Te.
Получение сложных теллуридов марганца представляет экспериментальные трудности из-за высокой реакционной способности марганца с материалом контейнера. Синтез сплавов с участием металлического марганца проводили в графитизированных кварцевых ампулах. Ввиду того, что марганец быстро окисляется на воздухе, процесс взвешивания и заполнения ампулы осуществляли в герметически закрытых боксах с внутренним давлением (10-2 мм рт.ст.). Подготовленную ампулу помещали в печь, после достижения максимальной температуры и некоторой выдержки при 6000С охлаждали. Для приготовления сплавов использовали: висмут - В>000, марганец - электролитический и теллур - С-1, очищенный методом зонной плавки.
Синтез сплавов системы MnBi2Te4-Te проводили из MnBi2Te4 и элементарного теллура в температурном режиме - 6000С.
Синтезированные сплавы отжигали при температуре 2500С. Равновесие отожженных сплавов контролировали измерением микротвердости.
Тройные сплавы - компактные серо-черного цвета, с увеличением содержания марганца они приобретают коричневый оттенок. К воде и воздуху синтезированные и отожженные сплавы системы MnBi2Te4-Te устойчивы.
Исследование отожженных сплавов осуществляли методами дифференциально-термического (ДТА), микроструктурного (МСА), рентгенофазового (РФА) анализов и измерением микротвердости.
ДТА сплавов проводили по термограммам, записанным на пирометре НТР-73. Для этого образцы помещали в откачанные до 10-3 мм рт.ст. запаянные графитизированные кварцевые ампулы с вытянутым дном для ввода термопар. Результаты ДТА показали, что на термограммах всех сплавов системы MnBi2Te4-Te присутствуют в основном по три эффекта, за исключением сплава состава 40 мол.% Te-60 мол.% MnBi2Te4.
МСА сплавов системы проводили на микроскопе МИМ-7. Шлифы травили смесью ИК03 и Н2О в соотношении 1:2. Данные МСА подтверждаются результатами термического анализа. На термограмме образца состава 40 мол.% Te-60 мол.% MnBi2Te4 присутствует только один пик при 2900С. Форма пика свидетельствует о том, что процессу плавления на фазовой диаграмме соответствует нонвариантное фазовое равновесие.
На микроструктуре образца наблюдалась эвтектическая смесь игольчатых кристаллов MnBi2Te4 и Te.
РФА сплавов проводили по дифрактограммам, записанным на дифрактометре ДРОН-3 с СиКа-излучением и никелевым фильтром. Результаты РФА подтверждают данные МСА и ДТА.
СИСТЕМА МпБ12Те4-Те 61
Микротвердость измеряли на микротвердомере ПМТ-3. В системе наблюдаются два значения микротвердости: 100 кГ/мм2 (Те) и 200 кГ/мм2 (МпБ12Те4).
Результаты ДТА и измерения микротвердости представлены в таблице.
Состав, результаты термического анализа и измерения микротвердости сплавов системы МпБ12Те4-Те
Состав, мол.% Термические эффекты нагревания, С Микротвердость, кГ/мм2
МпШ2Те4 Те темная фаза (Те) светлая фаза (МпБ12Те4)
МпШ2Те4 - 530 - 200
90 10 290, 390, 520 100 200
80 20 290, 360, 500 100 200
70 30 290, 320, 490 100 200
60 40 290 эвт. эвт.
50 50 290, 350, 440 100 205
40 60 290, 400, 435 100 200
30 70 290, 400, 438 100 200
20 80 290, 400, 440 100 не промер.
10 90 290, 400, 445 100 не промер.
Те - 450 100 -
На основании физико-химического анализа построена диаграмма состояния системы МпБ12Те4-Те (рисунок).
Г, 0С
500 400
300 200 100
ж
ж+МпТе
ж+МпТе+Те
ж+МпШ2Те4+МпТе
МпШ2Те4+Те
МпШ2Те4 20
40 60 Мол. %
80
Те
Диаграмма состояния системы МпШ2Те4-Те.
Особенностью разреза МпБ12Те4-Те является то, что он не может быть назван квазибинарным, так как точка, указывающая на состав жидкой фазы, в процессе кристаллизации сплавов с ликвидуса смещается. Все сплавы данного разреза закристаллизовываются в результате четырех-фазной реакции:
ж+МпТе <=> МпБ12Те4+Те.
Обе исходные фазы МпТе и жидкость полностью расходуются. Ликвидус разреза состоит из двух ветвей, соответствующих первичной кристаллизации компонентов МпТе и Те. При вторичной кристаллизации теллурид марганца расходуется полностью на образование по перитектиче-ской реакции тройного соединения МпБ12Те4, и появляется область ж+МпБ12Те4+МпТе.
Ниже горизонтали при температуре 2900С, являющейся солидусом данного разреза мы обнаружили две фазы - МпБ12Те4+Те. Окончательная кристаллизация происходит при температуре 2900С.
Таким образом, фазовая диаграмма политермического сечения МпБ12Те4-Те тройной системы Мп-Б1-Те построена при согласованности результатов независимых методов физико-химического анализа, что позволяет считать их достоверными.
На основании результатов физико-химического анализа установлено, что разрез МпБ12Те4-Те является частично квазибинарным сечением тройной системы Мп-Б1-Те.
62
Д.С.АЖДАРОВА и др.
Растворимость на основе исходных компонентов практически отсутствует.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Рустамов П.Г., Садыхова, С.А., Сафаров М.Г. // Журн. неорган. химии. 1978. Т. 22. № 1. С. 156.
2. Аждарова Д.С., Максудова Т.Ф., Мехтиева С.А., Бабаев Ф.Р. // Азерб. хим. журн. 2011. № 1. С. 66.
MnBi2Te4-Te SiSTEMl
D.S.Ojdarova, T.F.Maqsudova, T.S.Huseynova, T.F.Salimova
Fiziki-kimyevi analizin metodlari ile MnBi2Te4-Tc sistemi tedqiq olunmu§dur. muayyan olunmu§dur ki, o, Mn-Bi-Te uglu sisteminin qisman kvazibinar kasiyidir.
Agar sozlzr: evtektika, qismankvazibinar, mikrobarklik, termoqram.
MnBi2Te4-Te SYSTEM
D.S.Ajdarova, T.F.Maksudova, T.S.Guseynova, T.A.Salimova
MnBi2Te4-Tc system was investigated by the complex methods of physical-chemical analysis. It was established that it is partially quasibinary section of the triple system Mn-Bi-Te.
Keywords: eutectic, partially quasibinary, microhardness, thermogram.
