Кристаллоструктурное состояние сплавов Mn1+xSb (0 ≤ x ≤ 1.0) после термобарической обработки
Исследовано влияние высокого давления и температуры (P = 8 GPa, T = 2300 K) на кристаллоструктурное состояние сплавов Mn₁₊xSb (0 ≤ x ≤ 1.0). Обнаружено, что термобарическое воздействие расширяет область однофазности сплавов Mn₁₊xSb с гексагональной структурой до состава Mn₁.₅Sb. В сплавах с x > 0...
Saved in:
| Date: | 2007 |
|---|---|
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України
2007
|
| Series: | Физика и техника высоких давлений |
| Online Access: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/70318 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Кристаллоструктурное состояние сплавов Mn₁₊xSb (0 ≤ x ≤ 1.0) после термобарической обработки / В.М. Рыжковский, В.С. Гончаров // Физика и техника высоких давлений. — 2007. — Т. 17, № 2. — С. 53-58. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-70318 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-703182014-11-03T03:01:53Z Кристаллоструктурное состояние сплавов Mn1+xSb (0 ≤ x ≤ 1.0) после термобарической обработки Рыжковский, В.М. Гончаров, В.С. Исследовано влияние высокого давления и температуры (P = 8 GPa, T = 2300 K) на кристаллоструктурное состояние сплавов Mn₁₊xSb (0 ≤ x ≤ 1.0). Обнаружено, что термобарическое воздействие расширяет область однофазности сплавов Mn₁₊xSb с гексагональной структурой до состава Mn₁.₅Sb. В сплавах с x > 0.5 после термобарической обработки реализуется двухфазное состояние – гексагональная и кубическая фазы. An influence of high pressure and temperature (P = 8 GPa, T = 2300 K) on the structure state of Mn₁₊xSb (0 ≤ x ≤ 1.0) alloys has been studied. Thermobaric effect is found to enlarge the single-phase region of hexagonal Mn₁₊xSb alloys up to Mn₁.₅Sb composition. In alloys with x > 0.5 after thermobaric treatment the two-phase (hexagonal and cubic) state is realized. 2007 Article Кристаллоструктурное состояние сплавов Mn₁₊xSb (0 ≤ x ≤ 1.0) после термобарической обработки / В.М. Рыжковский, В.С. Гончаров // Физика и техника высоких давлений. — 2007. — Т. 17, № 2. — С. 53-58. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. 0868-5924 PACS: 61.50.Ks http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/70318 ru Физика и техника высоких давлений Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| description |
Исследовано влияние высокого давления и температуры (P = 8 GPa, T = 2300 K) на кристаллоструктурное состояние сплавов Mn₁₊xSb (0 ≤ x ≤ 1.0). Обнаружено, что термобарическое воздействие расширяет область однофазности сплавов Mn₁₊xSb с гексагональной структурой до состава Mn₁.₅Sb. В сплавах с x > 0.5 после термобарической обработки реализуется двухфазное состояние – гексагональная и кубическая фазы. |
| format |
Article |
| author |
Рыжковский, В.М. Гончаров, В.С. |
| spellingShingle |
Рыжковский, В.М. Гончаров, В.С. Кристаллоструктурное состояние сплавов Mn1+xSb (0 ≤ x ≤ 1.0) после термобарической обработки Физика и техника высоких давлений |
| author_facet |
Рыжковский, В.М. Гончаров, В.С. |
| author_sort |
Рыжковский, В.М. |
| title |
Кристаллоструктурное состояние сплавов Mn1+xSb (0 ≤ x ≤ 1.0) после термобарической обработки |
| title_short |
Кристаллоструктурное состояние сплавов Mn1+xSb (0 ≤ x ≤ 1.0) после термобарической обработки |
| title_full |
Кристаллоструктурное состояние сплавов Mn1+xSb (0 ≤ x ≤ 1.0) после термобарической обработки |
| title_fullStr |
Кристаллоструктурное состояние сплавов Mn1+xSb (0 ≤ x ≤ 1.0) после термобарической обработки |
| title_full_unstemmed |
Кристаллоструктурное состояние сплавов Mn1+xSb (0 ≤ x ≤ 1.0) после термобарической обработки |
| title_sort |
кристаллоструктурное состояние сплавов mn1+xsb (0 ≤ x ≤ 1.0) после термобарической обработки |
| publisher |
Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України |
| publishDate |
2007 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/70318 |
| citation_txt |
Кристаллоструктурное состояние сплавов Mn₁₊xSb (0 ≤ x ≤ 1.0) после термобарической обработки / В.М. Рыжковский, В.С. Гончаров // Физика и техника высоких давлений. — 2007. — Т. 17, № 2. — С. 53-58. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
| series |
Физика и техника высоких давлений |
| work_keys_str_mv |
AT ryžkovskijvm kristallostrukturnoesostoâniesplavovmn1xsb0x10posletermobaričeskojobrabotki AT gončarovvs kristallostrukturnoesostoâniesplavovmn1xsb0x10posletermobaričeskojobrabotki |
| first_indexed |
2025-07-05T19:36:05Z |
| last_indexed |
2025-07-05T19:36:05Z |
| _version_ |
1836836890860322816 |
| fulltext |
Физика и техника высоких давлений 2007, том 17, № 2
53
PACS: 61.50.Ks
В.М. Рыжковский, В.С. Гончаров
КРИСТАЛЛОСТРУКТУРНОЕ СОСТОЯНИЕ СПЛАВОВ Mn1+xSb
(0 ≤ x ≤ 1.0) ПОСЛЕ ТЕРМОБАРИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
Объединенный институт физики твердого тела и полупроводников НАН Беларуси
ул. П. Бровки, 19, г. Минск, 220072, Беларусь
E-mail: Goncharov@ifttp.bas-net.by
Исследовано влияние высокого давления и температуры (P = 8 GPa, T = 2300 K) на
кристаллоструктурное состояние сплавов Mn1+xSb (0 ≤ x ≤ 1.0). Обнаружено, что
термобарическое воздействие расширяет область однофазности сплавов Mn1+xSb
с гексагональной структурой до состава Mn1.5Sb. В сплавах с x > 0.5 после термо-
барической обработки реализуется двухфазное состояние – гексагональная и ку-
бическая фазы.
В последнее время в связи с развитием техники высоких давлений значи-
тельно увеличилось количество как новых соединений, полученных под
воздействием высокого давления и температуры, так и материалов, которые
при термобарической обработке существенно изменяют свои свойства. Хо-
рошим примером этому является система Mn–Sb, в которой кроме соедине-
ний MnSb и Mn2Sb [1] вследствие термобарической обработки прибавилось
еще два соединения: MnSb2 [2] и Mn3Sb [3,4]. В то же время не ослабевает
интерес и к исследованиям влияния высокого давления и температуры на
соединения MnSb [5], Mn2Sb [6] и сплавы на их основе [7].
Cоединение MnSb представляет особый интерес, поскольку обладает
широкой областью однофазности при изменении легирования, что позволяет
рассматривать сплавы Mn1+xSb (до x ≤ 0.3) как фазу переменного состава с
физическими свойствами, изменяющимися в широких пределах в зависимо-
сти от концентрации и внешних воздействий [8]. Однако практически во
всех работах, посвященных исследованию указанных сплавов после термо-
барической обработки, авторы ограничиваются узкой областью составов,
близких к MnSb. Между тем, несомненно, интересным является вопрос о
границе области однофазности со стороны большего содержания марганца
после термобарической обработки сплавов и их структурном состоянии. В
настоящей работе было исследовано кристаллоструктурное состояние спла-
Физика и техника высоких давлений 2007, том 17, № 2
54
вов Mn1+xSb (0 ≤ x ≤ 1.0), как полученных при нормальном давлении, так и
подвергнутых воздействию высокого давления и температуры.
Исходные поликристаллические сплавы Mn1+xSb (0 ≤ x ≤ 1.0) получали
методом прямого сплавления порошков исходных компонентов в однозон-
ной печи сопротивления в алундовых тиглях, помещенных в вакуумиро-
ванные до 10−3 mm Hg кварцевые ампулы. Температуру в печи постепенно
повышали до 1350 K с промежуточной выдержкой в течение 4 h при 1200 K.
При температуре 1350 K ампулы выдерживались еще 4 h с последующей за-
калкой в холодную воду.
Термобарическую обработку образцов проводили с использованием ап-
паратуры, подробно описанной в [4]. В настоящей работе образцы подверга-
ли воздействию квазигидростатического давления 8 GPa в течение 5 min при
температуре 2300 K с последующей закалкой.
Рентгенографический анализ проводили с использованием программы
FullProf [9] по данным, полученным при комнатной температуре и нормаль-
ном давлении на порошковом автоматизированном дифрактометре ДРОН-3
с применением Cu Kα-излучения, монохроматизированного плоским графи-
товым монохроматором на отраженном пучке, в интервале углов 2θ = 20−90º
с шагом 0.02º и экспозицией 5 s.
Определенные рентгенографически параметры кристаллической решетки
различных кристаллоструктурных фаз в сплавах Mn1+xSb (0 ≤ x ≤ 1.0), полу-
ченных при нормальном давлении и после их термобарической обработки,
представлены в таблице.
Таблица
Параметры кристаллической решетки сосуществующих фаз
сплавов Mn1+xSb (0 ≤ x ≤ 1.0)
Образец
исходный после P−T-обработки
Фаза с параметрами, Å
гексагональная тетрагональная гексагональная кубиче-
ская
Значение
x
a c a c a c a
0.0 4.138 5.781 − − 4.212 5.704 −
0.1 4.169 5.774 − − 4.226 5.696 −
0.2 4.203 5.733 − − 4.221 5.694 −
0.3 4.237 5.714 − − 4.223 5.689 −
0.4 4.239 5.719 4.079 6.554 4.228 5.683 −
0.5 4.238 5.722 4.082 6.551 4.279 5.671 −
0.6 4.241 5.716 4.078 6.547 4.291 5.665 4.003
0.7 4.236 5.721 4.080 6.549 4.308 5.636 4.002
0.8 4.228 5.725 4.083 6.548 4.327 5.625 4.006
0.9 4.192 5.748 4.077 6.553 4.322 5.631 4.001
1.0 4.145 5.782 4.082 6.551 4.325 5.619 4.004
Физика и техника высоких давлений 2007, том 17, № 2
55
20 25 30 35 40 45
Sb
Sb
(110)-Г
(012)-Г
(002)-Г
(011)-Г
MnSb
(021)-Т
(112)-Т
(003)-Т
(003)-Т
(111)-Т
(110)-Т(002)-Т
(011)-Т
(110)-Г
(012)-Г
(002)-Г
(011)-Г
Mn1.5Sb
(021)-Т
(020)-Т
(020)-Т
(112)-Т
(111)-Т
(110)-Т
(002)-Т
(011)-Т
(012)-Г
(011)-Г
2θ
Mn2Sb
а
Физика и техника высоких давлений 2007, том 17, № 2
56
20 25 30 35 40 45
MnSb2
MnSb2
MnSb2
(110)-Г
(012)-Г
(002)-Г
(011)-Г
MnSb
(010)-Г
(110)-Г
(012)-Г
(002)-Г
(011)-Г
Mn1.5Sb
(001)-К (002)-К
(111)-К
(011)-К
(110)-Г
(012)-Г
(002)-Г
(011)-Г
(010)-Г
2θ
Mn2Sb
б
Рис. 1. Рентгенограммы сплавов MnSb, Mn1.5Sb, Mn2Sb: а − исходных, б − после
термобарической обработки
Физика и техника высоких давлений 2007, том 17, № 2
57
Рентгенофазовый анализ исходных образцов показал, что однофазные
образцы с гексагональной кристаллической структурой образуются до со-
става Mn1.3Sb. При этом в образце MnSb присутствует незначительное коли-
чество сурьмы, что соответствует выводам о невозможности существования
соединения MnSb строго эквиатомного состава [10]. Как видно из таблицы,
параметры решетки изменяются практически линейно, при этом параметр a
увеличивается, а параметр c – уменьшается. При дальнейшем повышении
содержания марганца в образцах появляется тетрагональная фаза Mn2Sb, ко-
личество которой увеличивается с ростом содержания марганца при одно-
временном уменьшении количества гексагональной фазы. Параметры ре-
шетки обеих фаз при этом остаются практически неизменными, что свиде-
тельствует в пользу постоянства их составов. Однако, начиная с состава
Mn1.8Sb, параметр a гексагональной фазы уменьшается, а параметр c – увели-
чивается. Образец состава Mn2Sb представляет собой соединение Mn2Sb с тет-
рагональной кристаллической структурой с параметрами решетки a = 4.08 Å,
c = 6.55 Å и незначительным количеством примесной гексагональной фазы
со значениями параметров решетки, как у MnSb.
На рис. 1 представлены рентгенограммы некоторых сплавов системы
Mn1+xSb (0 ≤ x ≤ 1.0), полученных при нормальных условиях синтеза (а) и
после их термобарической обработки (б).
Из рентгенограмм следует, что воздействие на исходные образцы высо-
кого давления и температуры расширяет область однофазности сплавов с
гексагональной кристаллической структурой до состава Mn1.5Sb включи-
тельно. Однако на рентгенограммах образцов составов с x ≤ 0.2 в интервале
углов 2θ ∼ 30−35° присутствует несколько слабых дополнительных рефлексов.
Последние проиндицированы как рефлексы фазы MnSb2, имеющей ортором-
бическую структуру с параметрами ячейки a = 6.03 Å, b = 6.88 Å, c = 3.31 Å.
Количество этой фазы в образце MnSb составляет, по нашим оценкам, не
более 10%. При этом параметры решетки гексагональной фазы сплавов ука-
занных составов соответствуют составу Mn1.3Sb.
Термобарическая обработка образцов составов с x > 0.5 приводит к
трансформации их структурного состояния. В образцах наряду с гексаго-
нальной появляется кубическая фаза Mn3Sb, количество которой увеличива-
ется при приближении концентрации марганца к x = 1.0. При этом параметр
кристаллической решетки кубической фазы практически не изменяется, что
дает основание считать ее состав постоянным (Mn3Sb).
Подвергнутый термобарической обработке образец соединения Mn2Sb
находится в двухфазном кристаллическом состоянии и включает гексаго-
нальную и кубическую фазы. Такой же результат был получен нами ранее из
нейтронографических исследований [6]. Следовательно, термобарическая
обработка сплавов с x > 0.5 реализует в них двухфазное (гексагональная и
кубическая фазы высокого давления) кристаллоструктурное состояние, ана-
логичное возникающему при термобарической обработке соединения
Физика и техника высоких давлений 2007, том 17, № 2
58
Mn2Sb. Отметим, что полученные результаты свидетельствуют о высокой
кристаллохимической устойчивости MnSb по сравнению с Mn2Sb, что про-
является в их различном поведении при термобарической обработке.
Работа поддержана Белорусским республиканским фондом фундамен-
тальных исследований (проект Ф05К-052).
1. М. Хансен, К. Андерко, Структуры двойных сплавов, Т. 2, Металлургиздат, Мо-
сква (1962).
2. H. Takizawa, M. Shimada, Y. Sato, T. Endo, Materials Letters 18, 11 (1993).
3. T. Yamashita, H. Takizawa, T. Sasaki, K. Uheda, T. Endo, J. All. Comp. 348, 220
(2003).
4. В.С. Гончаров, В.М. Рыжковский, Неорган. материалы 41, 5, 1 (2005).
5. Н.П. Гражданкина, И.В. Медведева, Ю.С. Берсенев, ЖЭТФ 71, 820 (1976).
6. В.М. Рыжковский, В.С. Гончаров, С.Е. Кичанов, Д.П. Козленко, Б.Н. Савенко,
Труды Межд. научн. конф. «Актуальные проблемы физики твердого тела»,
Минск (2005), т. 1, с. 120.
7. Н.П. Гражданкина, И.В. Медведева, ФММ 55, 96 (1983).
8. I. Teramoto, A.M.J.G. Van Run, J. Phys. Chem. Solids 29, 347 (1968).
9. J. Rodriguez-Cravajal, Physica B192, 55 (1993).
10. В.Г. Ванярхо, Н.А. Мощалкова, В.М. Гунченко, Н.В. Фадеева, Неорган. материа-
лы 24, 900 (1988).
V.M. Ryzhkovskii, V.S. Goncharov
STRUCTURE STATE OF Mn1+xSb (0 ≤ x ≤ 1.0) ALLOYS AFTER
THERMOBARIC TREATMENT
An influence of high pressure and temperature (P = 8 GPa, T = 2300 K) on the structure
state of Mn1+xSb (0 ≤ x ≤ 1.0) alloys has been studied. Thermobaric effect is found to en-
large the single-phase region of hexagonal Mn1+xSb alloys up to Mn1.5Sb composition. In
alloys with x > 0.5 after thermobaric treatment the two-phase (hexagonal and cubic) state
is realized.
Fig. 1. XRD spectra of MnSb, Mn1.5Sb, Mn2Sb alloys: а − initial, б − after thermobaric
treatment
|