Потрійні системи {Gd,Tb,Er}-Mn-Al (фазові рівноваги, кристалічні структури та фізичні властивості сполук) - Автореферат

Львівський національний університет імені Івана ФранкаАвтореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук Робота виконана на кафедрі неорганічної хімії Львівського національного університету імені Івана Франка Міністерства освіти і науки України, м. Львівський національний університет імені Івана Франка, проректор з наукової роботи Захист відбудеться 19 вересня 2002 р. о 1400 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 35.051.10 з хімічних наук Львівського національного університету імені Івана Франка Міністерства освіти і науки України за адресою: м. З дисертацією можна ознайомитись у науковій бібліотеці Львівського національного університету імені Івана Франка (79005, м.Особливе місце займають системи РЗМ-Mn-Al, що повязано з наявністю у Mn кристалічної структури та фізичних властивостей нехарактерних для інших 3d - перехідних елементів і порівняно низькі температури плавлення (1518К) та кипіння (2423К), висока ймовірність виникнення у атомів Mn магнетизму при взаємодії з манітними елементами та ін. Для досягнення цієї мети необхідно вирішити такі задачі: побудувати ізотермічні перерізи діаграм стану систем {Gd, Tb, Er}-Mn-Al у повному концентраційному інтервалі, побудувати часткові ізотермічні перерізи близькоспоріднених систем {Dy, Ho}-Mn-Al (для правильності та повноти висновків і узагальнень), дослідити кристалічні структури тернарних сполук, які утворюються у всіх зазначених системах та вивчити їх фізичні властивості. Для деяких сплавів з областей гомогенності тернарних сполук були проведені дослідження температурних залежностей питомого електроопору, впливу гідростатичного тиску та магнітного поля на питомий електроопір, а також температурних залежностей магнітної сприйнятливості та намагніченості. Результати роботи були представлені на VII науково-практичній конференції ”Львівські хімічні читання” (Львів, 1999); VII міжнародній конференції по кристалохімії інтерметалічних сполук (Львів, 1999); XIII міжнародній конференції по твердих сполуках перехідних елементів SCTE’2000 (Стреса, 2000); VI міжнародному семінарі з фізики і хімії твердого тіла ISPCS’2000 (Львів, Любінь - Великий, 2000); XVII міжнародній конференції з прикладної кристалографії (Катовіце, 2000); XVI міжнародній конференції по нових матеріалах і надпровідності (Планеральм, 2001); VIII науково - практичній конференції “Львівські хімічні читання” (Львів, 2001); XI міжнародній конференції по діаграмах стану у матеріалознавстві PDMS’2001 (Київ, 2001); міжнародній науковій конференції ICDD’2002 (Шкло, 2002); звітній науковій конференції Львівського національного університету імені Івана Франка (Львів, 2002). Проведено аналіз взаємодії компонентів у подвійних системах, визначено особливості взаємодії компонентів у споріднених потрійних системах та висловлені припущення про можливий характер взаємодії компонентів у досліджуваних системах.Методами рентгенофазового, рентгеноструктурного і мікроструктурного аналізів вперше систематично досліджено характер взаємодії компонентів у повному концентраційному інтервалі у потрійних системах {Gd,Tb,Er}-Mn-Al. Системи {Dy,Ho}-Mn-Al досліджено в областях 0-33,3 ат.% Dy(Ho). Виявлено існування 5 нових тернарних сполук, для яких було визначено кристалічну структуру та встановлено області гомогенності: Gd2-YMNXAL17-x (0?y?0,15; 13,0? x ?15,1), Tb2-YMNXAL17-x (0?y?0,23; 13,2?x?15,2), Dy2-YMNXAL17-x (0?y?0,2; 11,9?x?14,6), Ho2-YMNXAL17-x (0?y?0,2; 11,5?x?14,2), Er2-YMNZMNXAL17-x (0?y?0,27; 0?z?0,54; 11,3?x?14,1). У сплавах сполук типів THMN12 та Th2Zn17 з іншими стехіометріями при низьких температурах спостерігається стрибкова провідність. Розраховані ефективні магнітні моменти за абсолютними значеннями є дещо вищими, ніж ефективні магнітні моменти атомів РЗМ, що свідчить про існування наведених магнітних моментів на атомах Mn.

Методами рентгенофазового, рентгеноструктурного і мікроструктурного аналізів вперше систематично досліджено характер взаємодії компонентів у повному концентраційному інтервалі у потрійних системах {Gd,Tb,Er}-Mn-Al. Побудовано ізотермічні перерізи цих систем при 870К. Системи {Dy,Ho}-Mn-Al досліджено в областях 0-33,3 ат.% Dy(Ho). Побудовано ізотермічні перерізи цих систем при 870К.

Підтверджено існування 10 раніше відомих тернарних сполук. Для них вперше досліджено області гомогенності: GDMNXAL12-x (2,6?x?6,1), TBMNXAL12-x (2,3?x?7,2), DYMNXAL12-x (2,3 ? x ? 4,9), HOMNXAL12-x(2,3 ? x ? 5,5), ERMNXAL12-x (2,8 ? x ? 7,4) (CT THMN12), Gd2MNXAL17-x (6,6 ? x ? 12,2), Tb2MNXAL17-x (8,5 ? x ? 10,2), Dy2MNXAL17-x (9,5?x?10,8), Ho2MNXAL17-x (8,5?x?9,4), Er2MNXAL17-x (9,0?x?9,3) (Th2Zn17). Підтверджено існування НРТР RMNXAL2-x (0 ? x ? 2) (CT MGCU2) для R - Gd, Tb, Dy, Ho та твердого розчину заміщення ERMNXAL2-x (0 ? x ? 1,91) (CT MGCU2).

Виявлено існування 5 нових тернарних сполук, для яких було визначено кристалічну структуру та встановлено області гомогенності: Gd2-YMNXAL17-x (0?y?0,15; 13,0? x ?15,1), Tb2-YMNXAL17-x (0?y?0,23; 13,2?x?15,2), Dy2-YMNXAL17-x (0?y?0,2; 11,9?x?14,6), Ho2-YMNXAL17-x (0?y?0,2; 11,5?x?14,2), Er2-YMNZMNXAL17-x (0?y?0,27; 0?z?0,54; 11,3?x?14,1). Ці сполуки мають структуру типу Th2Ni17 або близькоспорідненого типу Dy2-XAGY(Ag0,44Al0,56)17 (x = 0,26, y = 0,25).

Вперше синтезована тернарна сполука SCMNXAL12-x (4,0?x?.4,6), встановлена область її гомогенності та належність до структурного типу THMN12 (при складі SCMN4Al8 - до структурного типу CEMN4Al8).

Тернарні сполуки систем {Gd, Tb, Dy, Ho, Er}-Mn-Al кристалізуються у споріднених структурних типах THMN12, Th2Zn17, Th2Ni17 та Dy2-XAGY(Ag0,44Al0,56)17 (x =0,26, y=0,25), які утворюються із структурного типу CACU5 шляхом впорядкованого або невпорядкованого заміщення більших за розміром атомів R парами менших (Mn).

Встановлено взаємозвязок між структурою алюмінідів типів THMN12 та Th2Zn17 та типом електропровідності у них. Металічний тип провідності мають лише структурно впорядковані фази GDMN4Al8 (?D = 298 К), та TBMN4Al8 (?D = 339 К). У сплавах сполук типів THMN12 та Th2Zn17 з іншими стехіометріями при низьких температурах спостерігається стрибкова провідність. Температурний інтервал областей стрибкової провідності збільшується із збільшенням неупорядкованості структури.

У сплавах інтерметалідів типів THMN12 та Th2Zn17 взаємодія, яка базується на розсіяних магнітних процесах, не спостерігається.

Збільшення гідростатичного тиску призводить до зменшення абсолютних величин питомого електроопору алюмінідів типів THMN12 та Th2Zn17. Однак, характер кривих ?(T) не змінюється.

Явище стрибкової провідності повязане в першу чергу з впливом атомів Mn. Воно існує у сплавах {Sc,Y}-Mn-Al (вплив РЗМ відсутній), і зникає у сплавах {Y,Gd}-Fe-Al, що вказує на оригінальність поведінки Mn.

Тернарні сполуки із структурою типів THMN12 та Th2Zn17 при низьких температурах впорядковуються антиферомагнітно. Розраховані ефективні магнітні моменти за абсолютними значеннями є дещо вищими, ніж ефективні магнітні моменти атомів РЗМ, що свідчить про існування наведених магнітних моментів на атомах Mn. потрійний система гомогенність кристалічний

РОБОТИ ОПУБЛІКОВАНІ ПО ТЕМІ ДИСЕРТАЦІЇ

Паласюк А., Котур Б. Потрійна система Er-Mn-Al при 6000С // Вісн. Львів. ун-ту. Сер. хім. - 2001. - Вип. 39. - C. 77-82.

Паласюк А., Котур Б. Фазові рівноваги у системах Gd-Mn-Al та Tb-Mn-Al при 6000С // Вісн. Львів. ун-ту. Сер. хім. - 2001. - Вип. 40. - C. 21-25.

Kotur B.Ya., Palasyuk A.M. Crystal Structure of the New Ternary Th2Ni17 - Type Related Compounds in the R-Mn-Al Systems (R=Gd, Tb, Dy, Ho, Er) // Polish J.Chem. - 2001. - V.75. - P. 633-637.

Kotur B.Ya., Palasyuk A.M., Bauer E., Michor H., Hilscher G. Uncommon conductivity in

R-Mn-Al (R = Gd, Tb) ternary compounds. // J. Phys.: Condens. Matter. - 2001. - V.13. - P. 9421-9431.

Паласюк А., Котур Б., Мякуш О. Система Gd-Mn-Al // Тези наук.-практ. конф. “Львівські хімічні читання”. - Львів. - 1999. - С.18.

Bauer E., Kotur B.Ya., Palasyuk A.M., Michor H., Hilscher G. Hopping conductivity in the R2(Mn,Al)17 (R=Gd,Tb) ternary compounds // Seventh International Conference on Crystal Chemistry of Intermetallic Compounds. Program and Abstr. - Lviv. - 1999.- OP.8.

Kotur B.Ya., Palasyuk A.M, Hilscher G., Michor H., Bauer E. Crystal Structure and Properties of R-Mn-Al Ternary Compounds (R = Rare Earth) // 13th International Conf. on Solid Compounds of Transition Elements. Program and Abstr. - Stresa. -2000. - P-B 33.

Паласюк А.М., Котур Б.Я. Потрійна система Tb-Mn-Al при 870 К // Тези доп. VI міжнародного семінару з фізики і хімії твердого тіла. - Львів (Любінь-Великий). - 2000. - С.31.

Kotur B.Ya., Palasyuk A.M. Crystal structure of the new ternary Th2Ni17 - type related compounds in the R-Mn-Al systems // XVII Conf. On Applied Crystallography. - Katowice. - 2000. - P.24.

Паласюк А., Мякуш О., Котур Б. Взаємодія компонентів у потрійних системах {Dy,Ho}-Mn-Al при 870 K // Тези наук.-практ. конф. “Львівські хімічні читання”. - Львів. - 2001. - Н.2.

Kotur B.Ya., Palasyuk A.M., Bauer E. Electrical Conductivity of RMNXAL12-x and R2MNXAL17-x Ternary Compounds and its Relation with their Crystal Structure. // Internat. Conf. On Phase Diagrams in Material Science. Techn. Progr. & Abstr. - Kiev. - 2001. - P.22.

Palasyuk A.M., Kotur B.Ya., Myakush O.R. Ternary R-Mn-Al (R = Gd, Tb, Dy, Ho, Er) Systems and Intermetallics. // Internat. Conf. On Phase Diagrams in Material Science. Techn. Progr. & Abstr. - Kiev. - 2001. - P.111.