Кристаллическая структура сплавов и характер взаимодействия металлов в системах {Ti, La, Но} - Al -Ga, {Ti, Zr} - Si- Ga тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.13 ВАК РФ

КШВСЬКИЙ УН1ВЕРСИТЕТ ¡мен! ТАРАСА ШЕВЧЕНКА

ЗАВОДЯННИЙ В1КТОР ВОЛОДИМИРОВИЧ

УДК 669.017.01:548

КРИСТАЛ1ЧНА СТРУКТУРА СПЛАВ1В I ХАРАКТЕР ВЗАЕМОД)! МЕТАЛ1В В СИСТЕМАХ {И, 1л, Но} - А» - Оа, {Т1, 2т) - Б1 - Оа

01.04.13 - ф!зика метал(в

АВТОРЕФЕРАТ

дисертаци на здобуття наукового ступеня кандидата ф1зико-математичних наук

КиТв - 1997

Дисертац1ею е рукопис

Робота виконана у КиТвському ун!верситет1 ¡мен1 Тараса Шевченка

HayKoei кершники: член-кореспондент HAH Украши, доктор фюико-математичних наук, професор Макара Володимир Арсен1йович, КиГвський уншер-ситет ¡MeHi Тараса Шевченка, завщувач кафедрою ф1зики мета/»в;

кандидат xiMisunx наук, доцент Марк1в Василь Якович, КиГвський уншерситет ¡меж Тараса Шевченка, кафедра ф|зики металщ, доцент.

Оф1ц)йн| опоненти: доктор ф1зико-математичних наук, професор Петренко Петро Васильевич, КиГвський уншерситет ¡мен1 Тараса Шевченка, кафедра рзд1ац1йноГ ф1зики, професор;

доктор ф|-зико-математичних наук, старший науковий сгшроб'ггник Майборода Володимир Петрович, 1нститут проблем матер1ало-знавства НАНУ, завщувач вщдтом 51.

Пров!дна установа: 1нститут металоф!зики НАН УкраТни, м.КиТв.

Захист вщбудеться " ¿M " ^мГ'^г 'О 1998р. о — годин1 на зас1данн1 Спеиуаги'зованоТ вченоГ ради Д 01.01.22 при КиГвсь-кому ун'шерсите™ iweHi Тараса Шевченка за адресою: 252022, , КиТв-22, проспект акад. Глушкова 6, фкзичний факультет, ауд. 2.QQ

3 дисертац1ею можна ознайомитись у б1блютец1 КиТвського ун1верситету ¡мен! Тараса Шевченка, вул. Володимирська, 58.

о

Автореферет роз1сланий:". /CJ " C-CtÁ/Я 1998р.

Вчений секретар спец1ал!зованоГ вчено! ради

Охр1менко Б.А.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТУ!

Акг/тьШсть^гемм^аисертаШТ. Основним джерелом кон-струкц^них матср!ал!о, а тэкож бтыиост! матер!ал!в ¡ншого при-значення, залишаються метали та багатокомпонентн! сплави. Те-хнолопчною I о значим м1р! теоретичною базою створення сплав!в конкретного призначеиня е Гаграми стану двох- та багатокомпо-нентних систем, дан! про кристал!чну структуру фаз в таких системах та дан! про 1х ф!эико-х1м1чн1 оластивост!. На даний час створення та ко! бази грунтуеться в основному на результатах вщ-попщних експериментальних дослщжень, осюлыси створення ма-тер!ал!в з наперед заданими властивостями лише на теоретична; засадах справа майбутнього.

В останн1 десятир1ччя все частое почали використовувзти двох- та багатокомпонентн"! ¡нтерметалщи, а також сполуки пере-х!дних метал!в з елементами ШВЛ/ПВ п!дфуп Перюдично! системы елементга. Широкий д!апазон змши характеру х1м(чного зз'язку в моталщах (особливо в сполуках перехщних металле з елементами В-пщгруп) обумовлюе 1х р1зноман!тж ф!зичн! та механ!чн! оластивост!, що сприяе створенню на Тх оснош матер!ал!в з уннсальнимм оксплуатац]йними характеристиками.

Систематичне дослурхення. д!аграм стану багатокомпонент-них метал1чних систем, кристалмних структур та аластивостей сплав!в цих систем актуально ! мае практичну ц!нн!сть, ооальки сприяе ц!леспрямованому пошуку иогих сплавщ (¡нтерматалда), перспективних з точки зеру розробки на Тх основ! ноаих матер!-ал!8.

Мат^робоп^- дослуркенна хара-стеру фазоаих ргвноааг и системах {Т1,1а, Но} - Л! - (За, {Т1, 2г} - - Са, сизначошсп крис-тал1чно1 струхтури та структурних взаемозз'пзк!з подо!йкгк I по-тр!йких (¡ггерматал1Д1в в цих системах.

Наукова.новизна. Вперше вивчено фазовий склад сплавш I побудовано iaoTepMisHi перерви (800 або 400°С) д1афам стану систем {Ti, La} - А! - Ga, {Ti, Zr} - Si - Ga та фрагмент (до 33,3 ат.% Но) ¡зотерм'жного nepepiay дафами стану системи Но - AJ -Ga. В подвмних базисних системах, яю обмежують дослщжуван! нами потр!йн! системи, синтезовано 3 нових Ытерметалщи ("LasAU", "ЬайАГ, /7-Zr5Ga3), вивчено кристашчну структуру двох з них, а також кристал!чну структуру ще двох, вщомих ранше, подвмних сполук: h-ZrGa та /7-Ti5SU. В потрмних системах синтезовано 10 нових сполук, для 9 з яких повнютю визначено крис-тал1чну структуру. Встановлено, що сполука "LasA]/ кристашзу-еться в новому, власному структурному тит. Показано, що криста-Л1чш структури сполук, як| ¡снують в досл'щжених системах, а також в ¡нших системах {ЗаМе, 4аМе} - {AI, Si} - Ga на розр!зах з 25 або 50 ат.% ЗаМе (4аМе), генетично зв'язан1 Mix собою та з кристалиними структурами сполук базисних систем. На ocHoei ЫформацД про сполуки пода'йних систем РЗМ - AJ та РЗМ - Ga, а також виявлен! нами законом1рност1 в будов! дослщжених систем {Sc, Y, La, Се, Но} - А1 - Ga, зроблено фрагментарне прогно-зування найбтьш ймов1рного загального вигляду ще недослщ-. жених ¡зотерм1чних nepepi3iB систем РЗМ - А! - Ga.

НауковаламршлалнаМиЫшь.

1. Результати, як! одержан! в дажй робот!, розширюють уяв-лення щодо характеру взаемодп гал!ю та перехщних метал1в И1А, IVA-пщфуп з алюмМем або кремлем, дозволяють виявити деяю кристалох!м1чн! особливост! та законом!рност! утворення ranifliB.

2. ГНсля публ!кацн д!афами стану систем (Тх ¡зотерм!чж пере-pi3n), а також дам про кристал!чну структуру сполук ув1йдуть до довщникових видань та машинних баз даних (наприклад, "Handbook of Ternary Alloy Phase Diagrams", "Handbook of Crystallogra-phic Data for Intermetailic Phases", "The Powder Diffraction Data

(ICDD)", "TYPIX. Standartized Data and Crystal Chemical Characterization of Inorganic Structure Types" i T.i.) i доповнють îx новими даними.

3. Дан про будову Гаграм стану дослщжених систем i крис-тал(чну структуру сплав!в розширять експериментальну базу для цтеспрямованого вщбору сплав!в при розробц1 нових матер!алт.

Особистнй внесокдиссртанпг.

- синтез i термина обробка сплава систем {Ti, La, Но} - Al -Ga, {Ti, It) - Si - Ga;

- проведения рентгемвських дослщженнь фазового складу сплавт, за результатами яких побудовано ¡зотерммн! перерЬи д1-афам стану систем при 800 або 400°С;

- прецизмне визначення nepiOAia кристал1чних решпок спо-лук i сплавш твердих розчинш та вивчення îx концентрац1йних за-лежностей для встановлення фаниць протяжное^ твердих роз-чин'ш;

- уточнения ксюрдинатних та теплових параметра кристал!ч-них структур подвмних та потрмних сполук у дослщжених системах.

ЗалЬасумкамироботин^захисг^ошоспгься.

1. За характером фазових р|вноваг, наявн'гстю i юлькютю по-трЮних сполук, утворенням протяжних твердих розчижв мЬк rani-дами та апюм'1нщами або Mi» галщами та сшнцидами дослщжек! системи ("П, La, Но} - AI - Ga, {Ti, Zr} - Si - Ga, а також загалом системи {ЗаМв, 4аМе\ - {Al, Si} -Ga вщносяться до категори простих.

2. Кристален! струетури сполук дослщжених потрЮних систем та ¡нших систем {ЗаМв, 4аМв) - AJ - Ga, 4аМв - Si - Ga гене-тично cnopiAiieni з кристалЬшммм структурами подйЮжк алюмМ-flio, сиШцид'о та гал!Д!В. Спсрщнэкгсть рзашзуеться шляхом утво-ренмя гомеотипких структур, nxi базугаться ка фрашентах структур подшйких !нтерметал1Д!з.

3. Результати емгаричного прогнозування найбшьш ймов1'рно^ го вигляду ¡зотерм'иних перерЫв д!аграм стану ще недослщ-жених систем РЗМ - AJ - Ga.

Апра&ац1яиро6аш. Основы результати роботи були представлен! та обговорен на V International School "Phase Diagrams In Material Science. ISPDMS'96" (Katsyvely, Crimea, 23-29 September 1996) та на Друпй м'1Жнародн!й конференци u Конструктив та фун-кцкэнальш матер1али. КФМ'97" (Львш, 14-16 жовтня 1997).

Публ1кацИ. Основний 3MiCT дисертацп викладено в 4 роботах, зазначених в списку лтератури.

Структура тв обспг роботи. Дисертац|'йна робота мютить вступ, Biciw роздтш, висновки, список використаних л!тературних джерел (122 найменувань), додатки. 3 врахуванням 74 рисунюв та 41 таблиц» робота викладена на 186 сторшках машинописного тексту.

ОСНОВНИЙ 3MICT РОБОТИ

£_е£туя£__обгрунтована актуальн1'сть роботи, зазначена мета дослщження, показана наукова новизна роботи, П наукова та при-кладна цтн!сть. Коротко охарактеризован! роздали дисертац!йно1 роботи, сформульован! положения, яю виносяться на захист.

)LJ23pmoMy_jpQ3AUiLji\6pdHQ та проанал!зовано nirepaiypHi в ¡домоет! про Гаграми стану (¡30TepMi4Hi nepepi3n) потр!йних {ЗаМе, 4аМе} - {Al, Si) - Ga та Тх базисних подвЮних систем, даш про кристал1чну структуру i деям ф1зичн! властивост! ¡нтерметал!-fliB цих систем. На основ! провэденого анал!зу накреслено задачу яю необхщно р!шити в процесс досл!дження.

У другому роздШ дано опис методик отримання зразюв та ix експериментального досл!дження.

Сплави виготовляли методом елеетродугово! плавки з ком-пактних метал1в: йодидних титану (99,98%) та циркон'ио (99,96%), лантану ЛАОЭ (97,67%), гольмю ГоМ-1 (99,83%), кремш'ю HaniB-

пров1дниково? чистоти (99,999%), електрол1тичного алюми-мю (99,99%), гал!ю ГЛ-000 (99,999%). Контроль складу сплав1в зд!й-снювали зважуванням зливюв пюля плавки. Сплави запаювали в вакуумоваш та заповнен1 очищеним аргоном кварцов! ампули i BiA-палювали протягом 1000-1500 годин при 800, 400 або 500°С. В деяких випадках сплави попередньо гомогеизували при 1100, 1000, 900 або 700°С.

Фазов1 р|'вноваги та кристальна структура сполук, що були синтезовзн! в цих системах, дослщжен! рентгентським методом з використанням "АвтоматизованоТ системи збирання, обробки та ¡нтерпретацН рентгентських дифракицйних спектрт", яка створена на кафедр! фюики метал1в ф!Зичного факультету КиТвського ун'1-верситету ¡м. Тараса Шевченка на 6a3i ДРОН-3 та IBM AT. Диф-ракицйн! спектри сплавш одержували на дифрактометр1 ДРОН-3 у м|'дному фтьтрованому випромжюванн! за дискретним режимом: крок сканування 0,05°, час експозицм в кожнш точщ 2-20с. Пер-винна обробка дифракцшних cnexTpia виконувалася за методом повнопроф!льного анал'юу (з коректуванням положения центр'ю ваги niKia за внутршн!м стандартом); похибка визначення положения центрш ваги niKie ±(0,001-0,005)°, ¡нтегральних ¡нтенсивностей ±(5-15)%.

Рентгетвський фазовий anani3 проводили за допомогою орипнального комплексу програм з використанням банку даних еталонних дифракцмних спектр1в. У програм! передбачена мож-ливють граф|'чного сшвставлення експериментального спектру до-сл1джуваного зразка з дифракцжким спектром еталону, аналкич-ного сшвставлення м!жплощинних вщстаней спектру зразка та еталону, уточнения за методом найменших квадрат!в период'® кристал1чноТ реинтки кожноГ фазово! скл адово!, для яко! проводиться ¡дентиф1кац1я. Вщносна похибка визначення перюдш кристально! pemiTKH фаз не перевищувала 0,03%.

Кристашчна структура сполук дослщжена за методом порошку з широким використанням машинного банку даних струюурних TnniB ¡нтерметалнних та неорган!чних сполук, створеного на кафедр! ф!зики металш КиТвського ужверситету ¡м. Тараса Шевчен-ка, який м1стить понад 6500 атестованих одиниць ¡нформаци. Лошук ймов^рних структурних типш-аналопв здмснювали або шляхом пор1вняння-експериментального дифракц!йного спектру до-слщжувано! сполуки з дифракцийними спектрами сполук банку даних (в автоматичному режим! та за певними ключами) або за симетр1ею та значениями перюдт кристально! реижки сполуки, якщо 1х вдавалося визначити в процеа машинного ¡ндексування експериментального спектру за допомогою в'щомого комплексу програм "Порошок" {ХФТИ НАНУ), адаптованого для IBM AT та штегрованого в зазначену вище "Автоматизовану систему

Перев1рку структурних моделей, уточнения за методом най-менших квадрат!в координатних та теплових пзраметрш структури, коефМенпв заповнення атомами позицм, врахування впливу тек-стури в зразку виконували за допомогою специального комплексу програм для струюурних розрахунюв.

У трятьому - сьомому разделах подано результати експериментального дослщження сплавщ систем Ti - AI - Ga, La - Al - Ga, Но - А1 - Ga, Ti - Si - Ga та Zr - Si - Ga.

РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛ1ДЖЕННЯ ФАЗОВИХ Р1ВНОВАГ

Система Ti - Al - Ga (рмс. 1) вивчена на 121 подвмних та потрЮних сплавах (вщпал 1500 годин при 800°). В подвмних системах Ti - Ga, Ti - Al шдтверджено ¡снування Bcix вщомих алю-MiHifliB та галдев титану та уточнен! ix кристажчж структури. Вста-новлено, що noTpiftHi сполуки в систем! Ti - Al - Ga не утворюються.

Ga, ат.%

Рис. 1. (зотермнний nepepte дюфами стану системи Ti - AI - Ga при 800°С

1зоструктурн'| сполуки TiAI3 та TiGa3, TiAI2 та TiGa2, TiAl та TiGa утворюють Henepepani ряди твердих розчин®. Розчинмсть алюм!-Hiio в Ti2Ga3, Ti5Ga4, Ti2Ga досягае 15, 6 та 10 ат.%. Титановий кут ¡зотермнного nepepi3y при 800°С характеризуется широкою областю твердих розчиив на ochob'i a-Ti > вщсутнютю розчинност! третього компоненту в подвмних сполуках TijAI та Ti3Ga.

Система La - AI - Ga. Фазов! ртноваги в систем! вивчен! на 154 вщпалених 1500 годин при 400°С подвмних та потрмних сплавах. Повн'ютю годтверджено л!тературн! дан! щодо юлькост! сполук в систем! La - Ga при 400°С та дам про 1х кристал!чну структуру. В систем! La - AI окр|'м в!домих paHiiue сполук в бага-т!й на ла»пан облает! концентраций знайдено що двИ "LasAU" та "LazAl". Кристадина структура визначена для nepuiol з них.

В потр!йн1й систем! 1_а - А1 - ва (рис. 2) пщтверджено ¡сну-вання сполуки з! структурою типу ВаА14 (ЫаА^^тОа^.гз) I знай-дено ще чотири сполуки (2-и2А!5|2.2,4бао,8.э,6, 3-LaAlo 75.0 55Gao 25-o.a5. 4-1л5А121766ао,г4, 5-La26Al,1 ,в5-8.5оСа5,,5.8,5). для трьох з яких визна-чено кристалЫну структуру.

Ьа

Рис. 2. 1зотерм!чний перерЬ дюграми стану системи 1а - А1 - ва при 400°С

Система характеризуется розчиннютю значних юлькостей алюмшю в галщах лантану (ат.%): 1а6ав (40), 1аСа4 (16), LaGa2 (57), Ьава (22), 1а56а3 (10). Серед апюмшщт лантану значну юль-юсть гал1ю розчиняють: 1аА1 (10), (14), "1л2А1" (4).

Система Но - А1 - ва. В цШ систем) дослщжено 48 литих 1 вщпапених при двох температурах (800°С 216 годин та 500°С 900 годин) сплав'ш в основному на розр!зах 33,3 1 25 ат.% Но. Пщтверджено ¡снування потршноТ сполуки "НоАЮа" типу А1В2, область го-могенност1 яко! при 500°С простягаеться вщ 30 до 55 ат.% ва, а при 800°С - вщ 27 до 58 ат.% ва. На розр1з1 25 ат.% Но встанов-

Оа, ат.% 40 60 ~7Г

20

у-, 5-Нов а,

Рис. 3. Фрагмент 1зотерм!чного перер1эу д!афами стану системи Но - А1 - ва при 800°С

Рис.4. Размещения сполух на фрагмент! ¡зотерм!чного перер!зу д!афами стану системи Но - А1 - ва при 500°С

лено ¡снування твердого розчину на основ! алюмтщу НоА!3 та р-, у-, е-фаз з кристал1чними структурами, аналопчними кристал1чним структурам в1дповщних модифкацМ гапщу НоЭа3 {рис. 3,4). Сл'щ зазначити, що область гомогенност! р-фази при 500°С поши-рюеться вщ 22 до 65 ат.% ва, а при 800°С лише в1д 40 до 43 ат.% ва. Область гомогенносп' у-фази при 800°С простягаеться вщ 53 до 66 ат.% ва.

Система Т1 - Б! - ва. За результатами дослщження 104 вщпалених 1300 годин при 800°С сплавге побудовано ¡зотерМ1Чний перер1з д1аграми стану системи (рис. 5). В подвМшй систем! Т( -визначено кристал1чну структуру високотемпературно! модиф!-каци сил1ииду Л-Т^Ц та уточнено кристалмну структуру ¡нших си-л1цид1в титану. В потрЮнм систем! встановлено ¡снування одн"|е! сполуки ^"ПЗ^цои.згСао,20.0.68 ' визначено и кристал1чну структуру. Показано, що значну к'тьюсть третього компоненту (20 ат.% ва) розчиняе лише Т!55|3.

Система 2г - - ва вивчена на 136 подвмних та потр1й-них сплавах (рис. 6). В подвмжй систем! 1т - ва встановлено ¡снування полморфного перетворення у сполуки Zг5Q,a3 \ визначено кристал!чну структуру сполук (1-1гСа та Ь-2г5ва3. Уточнено крис-ташчну структуру ¡нших галуЦв та силщцадв циркон!ю.

бдина погрома сполука системи 1-2г5(о,з4.о.юСао,бб-о,эо нас-правд! е стаб1л!зованим кремлем твердим розчином на основ! високотемпературно? модифкацн гаш'ду Л-ггва. Майже вс! сил!циди та галщи циркон!ю розчиняють третм компонент. Розчинн!сть га-л|'ю (ат.%) в г^а, 2г58!3, 2г35|2, г^БЦ, 2г8|, ггБгг вгдповгдно складае 11, 5, 12, 10, 16 I 11, а кремню в гг2Са, 2г50а3, гг3Са2, гг2Са3 - 13, 15, 17 ¡3.

п

Рис. 5. (эотермнний перер!з диаграмм стану системи "П - а - 6а при 800°С

Ол, ат.%

7х

Рис. б. 1зотерм!чний перер1з д>аграми стану системи 1х - - ва при 800°С

РЕЗУЛЬТАТИ Д0СЛ1ДЖЕННЯ КРИСТАЛ1ЧН0Т СТРУКТУРИ

Структурний тип ^абА!«" Просторова група (ПГ) Р62т, а= 0,91628(7) нм, с=1,12309(7) нм, г=3. 6 1а1 у 6(/) х 0 г з х=0,3891(6), 2=0,336(1); 3 1.а2 у 3(д) * 0 1/2 з х=0,7399(9); 3 1.а3 у 3(0 х 0 0 зх= 0,237(1); 4 Ьа* у 4(Л) 1/3 2/3 2 з 2=^0,1572(9); 6 А!' у 6(<) х 0 г г х- 0,714(3), 7=0,206(2); 2 А12 у 2(е) 0 0 г з 2=0,732(4); 2(0,9А1+0,Иа)1 у 2(6) 1/3 2/3 1/2; 3(0,9А1+0,Иа)2 у 3(0 хООз х=0,572(3). В=1,56(3). П,=0,042. Проекц1ю структури сполуки "1абАЦ" на площину XV наведено на рис. 7.

и ф

Рис. 7. Проекц|'я структури сполуки ЬяеАЦ на площину XV

Сполука Л-Т!в314 (структура типу Зт5Се4). ПГ Рпта, а=0,6503(2) нм, 6=1,2673(4) нм, с=0,6636(3) нм, г=4. 4 Т11 у 4(с) х 1/4 2 з х=0,330(2), 2=0,024(1); 7,75 Т!г у 8(с/) х у г з х=0,147(1), у=0,128(1), 2=0,319(1); 8 Т|3 у 8(<*) х у 2 з х=0,011(1), у=0,089(1), 2=0,829(1); 4 в!1 у 4(с) х 1/4 г з х=0,981 (2), 2=0,108(2); 3,45 БГ2 у 4(с) х 1/4 г з х=0,173(2),

7=0,624(3); 8 Б)3 у 3(с/) х у г з х=0,181(2), у= 0,949(1), 2=0,519(1). В=1,55(5). ^=0,065.

Сполука Л-ггво (структура типу СгВ). ПГ Стст, а= 0,3873(2) нм, Ь=1,0247(8) нм, с= 0,38705(8) нм, 2=4. 4 2г у 4(с) 0 у 1/4 з у=0,105(1); 4 у 4(с) 0 у 1/4 з у= 0,362(2). В=1,18(2). П|=0,094.

Сполука /г-ггбСа3 (структура типу W5Siз). ПГ 14/тст, а=1,0891(1) нм, с=0,5389(1) нм, 2=4. 16 2г1 у 16(/с) х у 0 з х=0,0854(2), у=0,2217(4); 4 2г2 у 4(Ь) 0 1/2 1/4; 8 Эа1 у 8(/7) 2х х 0 з х=0,1676(4); 4 ва2 у 4(а) 0 0 1/4. В=1,25(1). Я,=0,085.

Сполука 1-1.аА(2Са2 (структура типу СеА12ва2). ПГ 14/ттт, 3=0,42781(4) нм, с=1,1159(2) нм, 2=2. 2 и у 2(а) 0 0 0; 4 А] у 4(с0 0 1/2 1/4; 4 Эа у 4(е) ОО п 2=0,3844(5). В = 0,38(7). Я,=0,063.

Сполука 2- 1.а2А1а,смСа2,ов (структура типу Се2Си3Се3). ПГ Атт2, а = 0,43474(7) нм, Ь = 0,43488(8) нм, с = 1,8369(4) нм, 2=2. 2 1а1 у 2(а) 0 0 г з 2=0,0; 2 1_а2 у 2(Ь) 1/2 0 г з 2=0,792(1); 2 А] у 2(з) О 0 г з 2=0,647(6); 2 ва1 у 2(Ь) 1/2 0 2 3 2=0,437(3); 2 ва2 у 2(6) 1/2 0 2 3 2 =0,561(1); 2(0,68А1+0,32Са)1 у 2(а) О 0 2 з 2=0,218(2); 2(0,68А1+0,326а)2 у 2(з) О 0 2 з г = 0,358(5); 2(0,68А!+ 0,32Са)3 у 2(Ь) 1/2 0 2 з 2=0,154(4). В = 0,32(7). Я,=0,083.

Сполука 3-1.аА1о,74Сао>2в (структура типу йуА1). ПГ РЬст, а=0,6042(6) нм, Ь=1,1989(9) нм, с=0,5820(4) нм, 2=8. 4 1а1 у 4(с/) х у 1/4 з х=0,189(1), у=0,0166(7); 4 Ьа2 у 4(сО х у 1/4 з х=0,379(1), у=0,3324(6); 4(0,74А]+0,26Са)1 у 4(с?) х у 1/4 з х=0,6596(4), у= 0,078(2); 4(0,74А1+0,26Са)г у 4(с) х 1/403 х=0,878(4). В=4,76(1). Я,=0,092.

Сполука 5-1а26А181БСа315 (структура типу Бт^СооббСао,35)17) ПГ Р4/тЬт, 2=2. а = 1,2842(5) нм, с = 1,670(1) нм. 16 1_а1 у 16(/) х у 2 з х=0,095(2), у=0,213(1), 2=0,164(1); 16 1аг у 16(/)

xyz з x= 0,218(1), y=0,088(2), 2=0,3113(1); 8 La3 y 8(/) x y 1/2 э x=0,076(2), y=0,227(2); 4 La4 y 4(gr) x 1/2+x 0 з x=0,149(1); 4 La5 y 4(0 0 1/2 z з 2=0,131(2); 4 La® y 4(0 0 1/2 z з 2=0,432(2); 8 Ga1 y 8(/c) x 1 /2+х г з x=0,834(3), 2=0,363(2); 4 Ga2 у 4(Ь) x 1/2+x 1/2 з x=0,333(6); 4 Ga3 y 4(g) x 1/2+x 0 з x=0,034(2); 8 (O.GAI+O.IGa)1 y8(/c) x 1/2+x z з x=0,338(4), z=0,1279(2); 4 (0,9Al+0,1Ga)2 y 4(e) 0 02 3 2= 0,209(5); 4 (0,9AI+0,1Ga)3 y 4(e) O O z з 2=0,394(5); 2 (0,9Al+0,1Ga)4 y 2(a) O O 0. В = 4,8(2). R, = 0,081.

Сполука p-HoAi1>8Ga1|2 (структура типу -y-TaRhPd2) ПГ P63/ттс, Z=10. a =0,61314(4) нм, с =2,3235(2) нм. 4 Но1 у 4(0 1/3 2/3 2 з 2=0,0432(7); 4 Ног у 4(0 1/3 2/3 2 з 2=0,6493(7); 1,8 Но3 у 2(Ь) 0 0 1/4:12(0,6^+0,408)4 12(/с) х 2х 2 з х=0,165(2), 2=0,1479(9); 12(0,6AJ+0,4Ga)2 у 12(К) X 2х г 3 х=0,152(2), 2=0,5496(8); 6(0,6AI+0,4Ga)3 у 6{h) 1/2 0 1/4. В = 3,8(2). R, = 0,086.

Сполука Y-HoAI0j6Ga2ie (структура типу P-H0AI3) ПГ fí-Зт, Z=2. а=0,6083(1) нм, с=3,5425(9) нм. 3 Но1 у 3(а) 0 0 0; 6 Но2 у 6(с) 0 0 2 э 2=0,3986(9); 6 Но3 у 6(с) 0 0 г з z=0,132(2); 9(0,8Ga+ 0.2А1)1 у 9(е) 1/2 О О; 18(0,8Ga+0,2Al)2 у 18(h) х -х 2 з х=0,490(6), 2=0,133(1); 18(0,8Ga+0,2Al)3 у 18(Л) х -х 2 з х=0,488(4), 2= 0,3987(7). . В = -0,68(4). R, = 0,082.

Сполука e-HoAI0>2Ga2>e (структура типу AuCu3) ПГ РтЗт, Z=1. а=0,42303(2) нм. 1 Но у 1(а) ООО; 3(0,07AI+0,93Ga) у 3(с) 1/2 1/2 0. В = 2,30(6). Я, = 0,087.

Сполука 1-TISIt,7Gao,3 (структура типу ZrS¡2). ПГ Стст, а=0,3584(2) нм, Ь=1,3606(8) нм, с=0,3584(2) нм, Z=4. 4 Ti у 4(с) О у 1/4 з у=0,1017(5); 4(0,85Si+0,15Ga)1 у 4(с) 0 у 1/4 з у=0,7468(7); 4(0,85Si+0,15Ga)2 у 4(с) 0 у 1/4 з у=0,423(1). В = 0,64(4). Я, = 0,084.

Сполука 1 -гг31о,2Са08 (структура типу СгВ). ПГ Стст, а=0,3908(4) нм, й=1,0197(9) нм, с=0,3824(3) нм, г=4. 4 Иг у 4(с) 0 у 1/4 з у=0,1435(8); 4(0,25'|+0,8Са) у 4(с) 0 у 1/4 3 у=0,4111(8). В = 0,33(6). Я, =0,096.

Кристалограф1чж дан1 подв1йних сполук, структуру яких уточнено, наведен! в таблица

Таблица

Кристалограф1чн1 дан1 досл1джених подв!йних сполук

Сполука Тип струк-тури а, нм Ь, нм с, нм

ТЮа3 Т|А13 0,3794(1) 0,3794(1) 0,8741(2) 0,058

ТЮа2 ЖСа2 0,3931(1) 0,3931(1) 2,436(2) 0,130

Т1гСа3 Т|26а3 0,6268(1) 0,6268(1) 0,3998(1) 0,072

Ша АиСи1 0,2812(1) 0,2812(1) 0,3977(1) 0,072

Т156а4 0,7836(2) 0,7836(2) 0,5431(1) 0,068

Т156а3 W5Si3 1,0205(2) 1,0205(2) 0,5053(1) 0,099

Т12Са N¡210 0,4519(2) 0,4519(2) 0,5512(1) 0,126

Изва Мд3Сс1 0,5753(2) 0,5753(2) 0,4646(1) 0,097

ггА13 0,3964(1) 0,3964(1) 1,7465(7) 0,026

1гва2 1,2844(1) 0,3981(1) 0,4106(1) 0,081

1г3ва5 Pu3Pd5 0,8835(2) 0,7104(1) 0,9060(2) 0,152

1г2Са3 2г2А13 0,9455(1) 1,3743(2) 0,5507(1) 0,072

г-Тгва а-МоВ 0,3868(1) 0,3868(1) 2,0480(3) 0,054

гг5Са4 Т|5Са4 0,8313(2) 0,8313(2) 0,5746(2) 0,128

2г3ва2 2 0.7328(1) 0,7328(1) 0,3687(1) 0,049

г-гг5Са3 Мп&з 0.8041(1) 0,8041(1) 0,56766(7) 0,060

гг2Са СиА(2 0,6714(3) 0,6714(3) 0,5436(1) 0,070

Т('312 Т1312 0,8265(1) 0,4799(1) 0,8549(1) 0,064

а-РеВ 0,6538(1) 0,3639(1) 0,5001(1) 0,046

2Г5814 0,6702(4) 0,6702(4) 1,2156(9) 0,092

Продовження таблиц!

Сполука Тип структури а, нм Ь, нм с, нм я.

"Па^з МП55|3 0,7457(1) 0,7457(1) 0,5150(1) 0,048

^¡2 0,3697(1) 1,4751(1) 0,3665(1) 0,071

а-ггБ! а-РеВ 0,6988(1) 0,3783(1) 0,5309(2) 0,112

р-гга СгВ 0,3757(1) 0,9922(2) 0,3755(1) 0,060

а-гг58Ц 0,7124(1) 0,7124(1) 1,3016(1) 0,052

ггзБ'^ иэ3|2 0,7085(1) 0,7085(1) 0,3705(1) 0,064

2Г5813 Мп5&3 0,7962(1) 0,7962(1) 0,5565(1) 0,067

Примгтка: наведено значения вс'1х перюд'га (а, Ь, с)

У^васьмомущозти- 3 врахуванням даних, наведених в л'ие-ратурному огляди спшставлени проанал!зован1 та обговорен! ре-зультати даного дослщження.

Показано, що системи 4аМв - {А1, 51} - ва характеризуються утворенням мало! юлькост1 потрмних сполук (або 1х вщсутнютю), кристашчн!" структури яких близькоспорщнен! з кристалмними структурами подвшних сполук, \ значною розчинн1стю третього компоненту в галщах, апюмшщах та сил!цидах 4а-перех1дних ме-талш. У век цих системах мок ¡зострукгурними подвшними сполу-ками в облаем до * 0,50 ат.% 4аМе ¡снують непереран1 ряди твердих розчин!в, а в багат!й на 4а-пере>адний метал облает! концентрами утворюються обмежен! тверд! розчи.ни то! чи ¡ншо! протяжности Утворенню протяжних твердих розчци'га сприяе вза-емне замщення алюм'1н1й-гал"1й та кремн!й-гал!й в структурах, а також спорщненють кристалНних структур подвшних сполук. В цШому, характер фазових ртноваг в системах 4аМе - {А1, БО -ва визначасться взаемодюю ьмж подвшними алюмтщами або сшнцидами з галщами 4а-лерехщних металш.

На приклад! сполук, яю утворюються в системах {ЗаМв,4аМв}-{А1, БО - ва на розр1зах 25 та 50 ат.% перехщного металу, розглянут! генетичн! зв'язки мЬк 1х кристал1чними структурами.

Рис. 8. Атомн! с!тки в структур! типу СгВ (г - 0,25) (а), РеВ (у = 0,25) (б), Жва (у = 0,25) (в), ЬазАЦ (г = 0) (г)

Спорщненють структур з 50 ат.% ЗаМе (4аМе) проявляеться в основному через гомеотипто. Показано, що структури сполук, як1 кристал1зуються в структурних типах СгВ, РеВ, ЖСа, ЬазАЦ або СеА!, ОуА1, побудован! з плоских атомних аток, яю экрана з однакових фрагменте. На рис. 8 показан! атомн! спки в структурах

сполук TiiniB CrB, FeB, HfGa, "LasA!/. Bei вони складаються з ¡дентичних шестикутних фрагменте, яю по р!зному opieHTosaHi в площин! ciTOK. Дослщжена нами структура типу "LajA^" мае безпосередне вщношення до структур зазначених вище сполук екв!атомного складу.

Показано, що на розр1зах 25 ат.% ЗаМе (4аМе) утворюються щшьноупаковг структури (з певним чергуванням ujapia "к" або "г"), яю вщр1зняються порядком та взаемним розм1щенням фрагментт структур типш AuCu3 та Mg3Cd.

На ocHoei aHani3y характеру взаемоди компоненте в досл'щжених системах ЗаМе - А! - Ga та анал1зу л'ггературних даних про склади та кристалнну структуру подв1йних алюмЫщш та ranifliB методом ем^ричного прогнозування запропоновано найбтьш ймов|'рний загапьний вигляд ¡зотермнних nepepi3iB ще недослщжених систем РЗМ - AI - Ga.

ВИСНОВКИ

1. Методом рентгеноструктурного аналюу з використанням "Автоматизовано! системи збирання, обробки та ¡нтерпретацП рентгеншських дифракц|'йних спектр|в" вперше в повному штервал! концектрацм досл'щжено лип та терм'1чно оброблен1 сплави систем {Ti, La} - AI - Ga, {Ti, Zr} - Si - Ga та фрагменту (до 33,3 ат.% Но) Д1аграми стану системи Но - AI - Ga I побудовано ¡30TepMi4Hi перерЬи цих систем npi 800 або 400°С.

2. За характером взазгиодм компонента дослщжен нами системи, як загалом i системи {ЗаМе, 4аМе} - {AI, Si} - Ga (ЗаМе, 4аМе} -перехщний метал За, 4а пщгрупи), належать до KaTeropii пор1вняно простих систем.

3. Показано, що дослщжеш системи характеризуються утворен-' ням неперервних (за винятком Ti - Si - Ga) або обмежених

твердих розчишв на основ1 бтьшосл алюмЫщт, сил1цид!в та галдав подвмних систем I повною вщсутнютю (П - А1 - ва) або вщносно малою ктьюстю потрмних сполук: 1а - А1 - ва (5), Но - А1 - ва (3), Т1 - - ва (1), 1т - 31 - ва (1).

4. Методом порошку з використанням машинного банку даних структурних типт ¡нтерметалмних та неорганмних сполук (дифракц'йних спекггр1в цих структурних типт) повнютю визначено кристалмну структуру 9 нових синтезованих потр)й-них сполук та 4 подвмних ¡нтерметалщ1в.

5. Показано, що алюмМд "1_а5А14" кристал!зуеться в новому власному структурному тип1 (просторова група Р-62т, а = 0,91628 нм, с = 1,12309 нм), а його кристал1чна структура генетично зв'язана з1 структурними типами СгВ, РеВ.

6. Кристален! структури ¡нших сполук в1днесен1 до в1домих структурних типт: \М5513 (/?-2г5Са3), Зт5Св4 (/7-"П5ЗЦ), СгВ (/)-гкЗа, 1 -2г510,з4-о.юСао,бб-о,9о). Р"НоА13 (у-НоА10,5ба2,5), АиСи3 (е-НоА10,2Саг 8), СегСи3Се3 (2-LaAI52.24Gaos.3e), ОуА1 (3-1_аА10,75. о,егСзо,25-0.35)1 Зт26(Соо,65^80,35)17 (5-1^26^1,1,85-е,5оСа5,15.8,бо), у-Та^Рс^ (р-НоА1,86а12), ^¡г (Ч-ТПЗп.ао-т.згСао.го-о.бв)- Уточнено кристал)чну структуру \ координаты параметри 26 подвмних ¡нтерметал1дю систем ("Л, 2х} - Са та {Т1. 2г) - Бь

7. Встановлено взаемозв'язки мЬк кристалЫними структурами сполук, ям ¡снують в системах {ЗаМе, 4аМе) {А1, 81} - ва на розр'1зах ЗаМеА13-ЗаМеСа3, ЗаМеЫ-ЗаМе&а, 4аМеМ-4аМе0а. Показано, що для розрЫв з 25 ат.% ЗаМе або 4аМе характерне утворення щтьноупакованих структур, а для розр1з1в з 50 ат.% ЗаМе або 4аМе гомеотектично спор!днених структур (СгВ - РеВ - Мва, СеА1 - ОуА11 т.к).

8. Використовуючи шформацю про сполуки подв1йних базисних

систем РЗМ - Al, РЗМ - Ga, а також виявлем нами законом1р-HOCTi в будов! дослщжених систем {Sc, Y, La, Се, Но} - Al - Ga, зроблено прогноз найбтьш ймов1рного загалыюго фрагментарного вигляду ще недосл|джених ¡зотерм^них nepepi3is д1афам стану систем РЗМ - Al - Ga, що дасть можливють в майбутньому найбтьш рацюнально планувати експеримен-тальн! дослщження цих систем.

ПЕРЕЛ1К РОБГГ, В ЯКИХ ОПУБЛ1КОВАН1 OCHOBHI НАУКОВ1 РЕЗУЛЬТАТИ, ЩО ВИКЛАДЕН1 В ДИСЕРТАЦ11

1. Заводянний В.В., Марюв В.Я., Беляв!на Н.М., Макара В.А. Кристал1мна структура сполук ZrsGa3 i ZrGa (/?)//Доп. HAH УкраТни. -1996. -№ 11. -С. 109-112.

2. Заводянний В.В., Маркш В.Я., Беляв'ша Н.М., Макара В.А. Фазов! ршноваги в систем! Zr - Si - Ga при 800°С//Доп. HAH Украши. -1997. -№ 3. -С. 122-126.

3. Заводянний В.В., Марю'в В.Я., Белявша Н.М., Макара ВА Фазов! ршноваги (400°С) cnnacio i кристальна структура сполук системи La - Al - Ga в области 0 - 0,50 часток (ат.) 1л//Доп. НАН УкраТни. -1997. -№ 8. -С. 113-117.

4. Заводянний В.В., Марк1в В.Я., Беляв1на Н.М., Макара В.А. Фазов! ршноваги в систем! Ti - Si - Ga при Е00°С//Доп. НАН УкраГни. -1997. -№ 10. -С. 117-121.

б. Zavod/anny V.V., Markiv V.Ya., Belyavina N.M., Makara VA. The phase equilibria and the alloys crystal structure in the Ti - Si - Ga and Zr - Si - Ga systems at 800°C//V International School "Phase Diagrams in Material Science* (ISPDMS'Qo). Katsyvely (Crimea, .Ukraine). September 23-29. -1996. -P. 140.

6. Марк1в В., БелявЫа Н., Фом1н С., Заводянний В. 1зотерм1чний перер1з д1афами стану системи Т1-А1-Са при 800° С//Друга мгжнародна конференщя "Конструкции! та функцюнальн! матер1алия. - Львш (УкраТна). -1997. -С.126-127.

АНОТАЦ1Я

Заводянний В.В. Кристальна структура сплавт I характер взаемодп металш в системах {77, 1а, Но) - А1 - ва, {Г/, гг) - Б/ -ва.- Рукопис.

Дисертац|'я на здобуття наукового ступеня кандидата ф!зико-математичних наук за спец!альн1стю 01.04.13 - фгаика метапш.-КиТвський ун!'верситет 1мен! Тараса Шевченха, Ки1в, 1997.

Захищаються 4 науков) роботи, як! мгстять результати дослЦд-ження фазових р!вноваг у потрЮних системах 11 - А1 - ва \ Щ Хг) - - Оа при 800°С, 1а - А1 - ва при 400°С, Но - А1 - йа (до 33,3 ат.% Но) при 500 I 800°С, а також кристаличноТ структури фаз, яю утворюються в цих системах. Знайдено ¡снупання 10 потрЮних та трьох подв1йних сполук, для яких визначена кристальна структура. Одна сполука {1а5А14} кристал1зуеться в новому структурному тит. Розглянуто характер взаемодп метал'т в системах За-, 4а-перех'щних метал1в з алюмМем (креммем) I гал1ем, структурна спорщненють подвмних та потрШних фаз цих систем..

Ключов1 слова: метал!чн! сплави, кристал!чна структура, фазов! рюноваги, д1афама стану, рентгеноструктурний анажз.

АННОТАЦИЯ

Заводпнный В.В. Кристаллическая структура сплавов и характер взаимодействия металлов в системах {Л. !~а, Но) - А1 -ва, (7/, 7г) - в¡- Са,- Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности 01.04.13 - физика металлов,- Киевский университет имени Тараса Шевченко, Киев, 1997 г.

Защищаются 4 научные работы, которые содержат результаты исследования фазовых равновесий в тройных системах Ti -AI - Ga и {Ti, Zr} - Si - Ga при 800°C, La - Al - Ga при 400°C, Ho -A1 - Ga (до 33,3 ат.% Но) при 500 и 800°С, а также кристаллической структуры фаз, образующихся в этих системах. Найдено существование 10 тройных и трех двойных соединений, для которых определена кристаллическая структура. Одно соединение (LasAU) кристаллизуется в новом структурном типе. Рассмотрен характер взаимодействия металлов в системах За-, 4а-переходных металлов с алюминием (кремнием) и галлием, структурная родственность двойных и тройных фаз этих систем.

Ключевые слова: металлические сплавы, кристаллическая структура, фазовые равновесия, диаграмма состояния, рентгено-структурный анализ.

SUMMARY

Zavodyanny V.V. The crystal structure of alloys and character of the interaction between metals in [Ti, La, Ho) - Al - Ga, {Ti, Zr) - Si -Ga systems. - Manuscript.

Thesis for a candidate's degree by speciality 01.04.13-metal physics .- Taras Shevchenko university, Kyev, 1997.

This thesis is based on 4 publications, which contain the results of the investigation of phase equilibrium in Ti - Al - Ga and {Ti, Zr} -Si - Ga at 800°C, La - Al - Ga at 400°C, Ho - Al - Ga (up to 33,3 ат.% Ho) at 500 and 800°C, as well as of the crystal structure of compounds. 10 Ternary and 4 binary compounds was found to exist in the systems under study. Tho crystal structure of L%AI4 Is naw. The character of the'interaction between metal constituents end structure! similarity in 3a-, 4a-transition elements - aluminum (silicon) - gaiiium is considered.

Key words: metal's ci'oys, crystal structure, pliasa equilibria, state diagram's, X-ray structure analysis.