СИСТЕМА Sb2Te3–Eu Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

62

AZ9RBAYCAN KIMYA JURNALI № 2 2014

УДК 546.65-81.86.24

СИСТЕМА SbiTes-Eu Т.Ф.Максудова, Д.С.Аждарова

Институт химических проблем им. М.Ф.Нагиева Национальной АН Азербайджана

itpcht@itpcht.ab.az

Поступила в редакцию 05.02.2014

Методами физико-химического анализа (дифференциально-термический, рентгено-фазовый, микроструктурный, измерение плотности и микротвердости) исследована система Sb2Te3-Eu, построена диаграмма состояния. Установлено, что данная система является неквазибинарным сечением тройной системы Eu-Sb-Te.

Ключевые слова: диаграмма состояния, неквазибинарное сечение, моновариантные кривые.

Исследование тройной системы Eu-Sb-Te, проведенное в работе [1] по 11 квазибинарным сечениям, выявило образование тройных соединений составов EuSb4Te7 и EuSb2Te4 в системе Sb2Te3-EuTe [2]. Соединение EuSb4Te7 плавится конгруэнтно при 940 К и поэтому может принимать участие в триангуляции тройной системы Eu-Sb-Te. Соединение EuSb2Te4 образуется по перитектической реакции при 890 К:

ж+EuTe ^ EuSb2Te4.

Соединение EuSb4Te7 - темно-серого цвета, обладает металлическим блеском, устойчиво на воздухе, нерастворимо в воде и органических растворителях. Концентрированные кислоты HNO3, HCl, H2SO4 разлагают EuSb4Te7. Соединение EuSb2Te4 - серого цвета, неустойчиво на воздухе.

Структура соединений EuSb2Te4 и EuSb4Te7 определена на основании расшифровки рентгенограмм закаленных сплавов [2].

Соединения EuSb4Te7 и EuSb2Te4 имеют кубическую решетку структурного типа Th3P4. Параметры решетки для EuSb4Te7: а=10.25 Ä, а для EuSb2Te7: а=10.44 Ä. Были также определены микротвердость и плотность: для EuSb4Te7 Яц=1400 МПа; ^пикн=6.52 г/см , а для

EuSb2Te4: #ц=1900 МПа, 4шкн =6.51 г/см3. Однако понять изменение свойств сплавов в сложной системе без учета взаимодействия в псевдотройных вторичных системах невозможно без исследования неквазибинарных сечений. Поэтому с целью определения координат тройных нонвариантных точек в тройной системе Eu-Sb-Te было изучено неквазибинарное политермическое сечение Sb2Te3-Eu, которое пересекает поля кристаллизации тройных подсистем: EuSb2-Sb2Te3-EuSb4Te7, EuSb4Te7-EuTe-EuSb2, EuSb2-EuTe-Eu5Sb2 и EuTe-Eu-Eu5Sb2 (рисунок).

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Исследование сплавов системы проводили методами физико-химического анализа: дифференциально-термическим (ДТА), рентгенофазовым (РФА), а также измерением плотности и микротвердости. Термограммы записывали на низкочастотном терморегистраторе НТР-75. Дифрактограммы снимали на установке ДРОН-3 в CuX«-излучении с Ni-фильтром. Микротвердость образцов системы измеряли на микротвердомере МПТ-3.

Образцы сплавляли в запаянных, предварительно откачанных до остаточного давления 10 Па кварцевых ампулах при 1000-1200 К. После сплавления проводили гомогенизирующий отжиг в течение 300 ч при 600-800 К. Гомогенность сплавов контролировали микроструктурным (МСА) и рентгенофазовым анализами.

СИСТЕМА Sb2Teз-Eu 63

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

По результатам исследования была построена диаграмма состояния системы Sb2Te3-Eu (рисунок). Она является неквазибинарным сечением тройной системы Eu-Sb-Te и пересекает четыре подчиненные системы: EuSb2-Sb2Te3-EuSb4Te7, EuSb4Te7-EuTe-EuSb2, EuSb2-EuTe-Eu5 Sb2, EuTe-Eu-Eu5 Sb2.

Т, K

1673 -

1473 -

1273

1073 ж+1Х ж+1У

873 Ж+1У+1Х Ж+1Х+ХУ1

673

473

Sb2Teз

ж+1

Диаграмма состояния системы Sb2Te3-Eu. Обозначение фаз: Eu (I), Sb (II), Te (III), Sb2Te3 (IV), EuTe (V), Eu2Te3 (VI), EuTe17 (VII) , EuTe2 33 (VIII), EuSb2 (IX), Eu5Sb2 (X), Eu4Sb (XI), Eu5Sb3 (XII) , Eu11Sb1o (XIII), EuSb (XIV), Eu2Sb3 (XV), EuSb4Te7 (XVI), EuSb2Te4 (XVII).

20

40

60

80

Eu

В ликвидусе подсистемы EuSb2-Sb2Te3-EuSb4Te7 граничат две области первичной кристаллизации Sb2Te3 и EuSb2. Окончательная кристаллизация сплавов завершается при температуре тройной эвтектики Е2 (733 К). Подсистема EuSb4Te7-EuТе-EuSb2 характеризуется наличием четырех полей первичной кристаллизации: EuSb4Te7, EuSb2Te4, EuТе, EuSb2 , ограниченных моновариантными кривыми. Соединяясь, эти моновариантные кривые образуют две тройные нонвариантные точки: эвтектику (Е4) и перитектику (Р1) с температурами 758 и 858 К соответственно. В подсистеме EuSb4Te7-EuТе-EuSb2 пересекаются две области по моновариантной эвтектической кривой - EuSb2 и EuSb2Te4, а затем с повышением концентрации европия до 50 мол. % по моновариантной кривой граничат области: ж+EuSb2Te4 и ж+EuTe. В солидусе же - две области эвтектической кристаллизации EuSb4Te7+EuSb2Te4+EuSb2 (Е4) и тройной перитектики (Р1) EuTe+EuSb2+EuSb2Te4. Подсистема EuSb2-EuTe-Eu5Sb2 включает пять областей окончательной кристаллизации: 1) Eu2Sbз+EuSb2+EuTe, 2) Eu2Sbз+EuSb+EuTe, 3) EuSb+ EunSbю+EuTe, 4) EunSblo+Eu5Sbз+ EuTe, 5) Eu5 Sb2+Eu5 Sbз+EuTe.

В связи с образованием целой серии перитектических фаз в граничной системе EuSb2-Eu5Sb2 составов Eu2Sb3, EuSb, Eu11Sb10 и Eu5Sb3, Eu4Sb [3] в тройной подчиненной системе EuSb2-EuTe-Eu5Sb2 происходит образование четырех перитектик и одной тройной эвтектики.

Температуры и составы нонвариантных точек даны в таблице.

64 Т.Ф.МАКСУДОВА, Д.С.АЖДАРОВА

Тройные нонвариантные точки в системе Eu-Sb-Te

Наименование точки Состав, мол. % Т, К Реакции

Eu Sb Te

Е2 6 37 57 733 ж ^ Sb2Te3+EuSb2+ EuSb4Te7

Е4 12 33 55 758 ж ^ EuSb4Te7+EuSb2Te4+EuSb2

Pi 21 44 35 858 жШ^Ь^? ^ EuSb2Te4+ EuSb2

P7 74 13 13 1303 ж+Eu5Sb2 ^ Eu4Sb+EuTe

E6 24 4 2 960 ж ^ Eu4Sb+Eu+ EuTe

Поле первичной кристаллизации EuTe простирается от четвертой подсистемы, проходит в пятую и заканчивается на шестой от 15.5 до 97 мол. % Eu. Подсистема EuTe-Eu-Eu5Sb2 граничит с областью первичной кристаллизации европия. В солидусе наблюдается область полной кристаллизации в тройной перитектике (Р7) Eu5Sb2+EuTe+Eu4Sb, а также - тройной эвтектике (Е6) Eu+EuTe+Eu4Sb. Определены по этому сечению составы на моновариантных кривых, а также точки пересечения отрезков прямой из углов подчиненных систем в тройные нонвариантные точки на их плоскостях.

Таким образом, изучена система Sb2Te3-Eu, построена диаграмма состояния системы, установлено, что система Sb2Te3-Eu является неквазибинарным сечением тройной системы Eu-Sb-Te. Определены поля кристаллизации и нонвариантные точки.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Максудова Т.Ф. Тройные полупроводниковые соединения в системах AIIIB-BV-CVI. Баку: Элм, 2002. 250 с.

2. Максудова Т.Ф. // Материалы II Респ. конф. молодых ученых--химиков. Баку: Элм, 1986. С. 67.

3. Максудова Т.Ф., Алиев О.М. // Тезисы докл. научно-техн. конф., посвящ. 150-летию Д.И.Менделеева. Баку: Элм, 1984. С. 98.

SbiTes-Eu SiSTEMi

T.F.Maqsudova, D.S.9jdarova

Fiziki-kimyavi analiz usullari (diferensial-termiki, rentgenfaza, mikrostruktur, sixligin va mikrobarkliyin olçulmasi) ila Sb2Te3-Eu sistemi tadqiq edilmi§, hal diaqrami qurulmuçdur. Muayyan edilmi§dir ki, bu sistem Eu-Sb-Te uçlu sisteminin qeyri-kvazibinar kasiyidir.

Açar sozfor. hal diaqrami, qeyri-kvazibinar kdsik, monovariant dyrildr.

THE SYSTEM SbiTes-Eu

T.F.Maksudova, D.S.Ajdarova

The system Sb2Te3-Eu has been investigated by the methods of physical-chemical analysis (differential-thermic, roentgen-phase, microstructure, measurement of microhardness, density), the state diagram has been constructed. It has been established that the system is nonquasibinary section of triple system Eu-Sb-Te.

Keywords. state diagram, nonquasibinary section, monovariant curves.