База рефератов со всего рунета - Фазовые равновесия в системе MgS-Y2S3 - скачать рефераты, рефераты на тему, бесплатно рефераты


	Главная \| Карта сайта


	РАЗДЕЛЫ


	ПАРТНЕРЫ


	АЛФАВИТ

... А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я


	ПОИСК

Фазовые равновесия в системе MgS-Y2S3

поддерживают более низкую температуру, в другой – более высокую. После

достижения заданных температур не успевший прореагировать халькоген

отгоняется в более холодную зону. По окончанию процесса сначала отключают

печь высокого нагрева и дают охладиться этой зоне до температуры, имеющейся

в зоне нагрева халькогена, затем охлаждают всю установку. Нельзя вынимать

из печи неостывшую ампулу, т. к. имеется возможность её взрыва при резком

охлаждении. Если температура нагрева тугоплавкого компонента (горячая зона)

превышает температуру размягчения кварца, то применяют индукционный нагрев

этой зоны, который способствует одновременному перемешиванию расплава, что

сокращает время процесса синтеза(10(.

2 Метод косвенного синтеза.

При косвенном методе синтеза по сравнению с методом прямого синтеза, не

только состав реагентов, но и условия их взаимодействия разнообразны. К ним

следует относить не только термодинамические параметры, определяющие

состояние системы реагирующих веществ или какие-либо другие внешние

условия, но и технологию, а также технику проведения процесса, существенно

определяемую характером и кинетикой массо- и энергообмена, связанного с

агрегатным и фазовым состоянием реагентов, величинами удельной поверхности

и удельного объема.

Производительность и технологичность методов косвенного синтеза

превышает показатели для прямого синтеза.

Наибольшее практическое значение приобрели методы получения полуторных

сульфидов из оксидов и солей действием на них сероводорода или

сероуглерода, т. к. оксиды и соли легко доступны, чистота их высокая,

процесс прост в аппаратурном исполнении. В общем виде реакции синтеза можно

представить:

Ln2O3 + 3H2S = Ln2S3 + 3H2O

Ln2O3 + 3/2CS2 = Ln2S3 + 3/2CO2

Сульфидирование сероуглеродом энергетически более выгодно, чем H2S, т.

к. CS2 получают непосредственно в зоне сульфидирования при взаимодействии

паров серы с нагретым до 1170-1220К древесным углем. Таким образом

достигают очистки образующегося CS2 от кислорода и паров воды. Для синтеза

Ln2S3 можно использовать безводные соли, например, хлориды и сульфаты.

Сульфидирование ведут сухим сероводородом при температуре 770-1270 К:

Ln2(SO4)3 + 12H2S = Ln2S3 + 12S + 12H2O

Сульфидирование сероуглеродом:

Ln2(SO4)3 + 6CS2 = Ln2S3 + 12S + 6CO2

Большой вклад в развитие этих методов сделан французскими

исследователями. Ими было показано, что при использовании сухого

сероводорода оптимальная температура получения находится в пределе 1250-

1300(С(11(.

3 Выводы по литературному обзору.

1. В системах Mg-Ln-S образуются фазы, обладающие широким диапазоном

физических свойств. MgS, как и другие фазы А S проявляет люминисценцию

при катодном излучении, в связи с чем перспективно изучение возможности

его легирования ионами РЗЭ. Фазы ( - Ln2S3 имеют окна прозрачности в ИК –

области, на основе чего могут использоваться в качестве фильтров.

Свойства тройных сульфидов не паспортизированы. Актуально создание физико-

химических основ для получения твердых растворов на основе Mg S, Ln2S3.

2. MgS имеет кубическую структуру типа NaCl. Величина ионных радиусов Mg2+

= 0,074 нм, Y3+ = 0,097 нм. Структура ( - Y2S3 моноклинная. Из

кристаллических данных можно ожидать образование ограниченного твердого

раствора на основе MgS – типа замещения.

1. В системе MgS - Ln2S3 от La до Cd тройные соединения не обнаружены; для

Tb – Er, Y указано на образование фазы типа MgLn2S4 ромбической сингонии

структурного типа MnY2S4 и фазы MgLn4S7 моноклинной сингонии. Условие

существования фаз, характер плавления не известны. Ограниченность и

неполнота литературных данных определяет актуальность задачи изучения

фазовых равновесий в системе MgS – Y2S3.

Глава 2. Методическая часть.

2.1. Методы физико-химического анализа

Исходя из свойств полуторных сульфидов, таких, как термическая

стабильность, летучесть, и скорость фазовых переходов, произведен выбор

экспериментальных методов исследования, возможных к реализации на практике

для построения Т-Х проекции диаграммы состояния систем.

2.1.1. Рентгенофазовый анализ.

Рентгенофазовый анализ применяется для идентификации различных фаз в их

смеси на основе анализа дифракционной картины, даваемой исследуемым

образцом.

Основным методом фазового анализа является «метод порошка», который

получил широкое распространение из-за его простоты и универсальности.

Метод порошка (Дебая - Шеррера) в фотографическом и дифрактометрическом

вариантах позволяет определить химический состав и фазовое состояние

кристаллов, измерить параметры их элементарных ячеек, изучить симметрию,

степень окристаллизованности, а в простейших случаях расшифровать

кристаллическую структуру или уточнить её отдельные характеристики.

Дебаеграмму снимают на дифрактометре ДРОН-3М в фильтровальном медном к(-

излучении. С помощью никелевых фильтров полностью поглощается (-излучения.

Предварительно проводят градуировку аппарата. Для этого рекомендуется

записать на ленту самопишущего прибора контрольную рентгенограмму

порошкового образца (-кварца в интервале углов 67-69( и сравнить её с

эталонной рентгенограммой. Эталонная рентгенограмма записана при

определенном режиме аппарата и представлена в инструкции к прибору.

Для того, чтобы приготовить порошок к рентгенофазовому анализу, образец

тщательно растирают в ступке до пудрообразного состояния. Первичный пучок

рентгеновских лучей с длиной волн ( попадая на образец отражается от

плоскости, удостоверяющей уравнению Брегга-Вульфа:

n(=2dhklSin(

и дают дифракционный луч.

В результате съемки на ДРОН-3М получают рентгенограмму, которая

характеризуется наличием набора рефлексов. Рефлекс, в свою очередь,

характеризуется высотой и углом. Из дифрактограммы определяют интенсивность

рефлексов с точностью 1 % и межплоскостное расстояние 1/d2теор. Точность

измерения зависит от угла поворота образца.

Расшифровка дифрактограмм.

В результате съемки на ДРОН-3М получаем дифрактограмму. Дифрактограмма

характеризуется наличием рефлекса, его высотой, углом. Результаты

рентгенофазового анализа обрабатывают и заносят в таблицу.

|№ линии |h,мм |J/J0 |(( |d,A |1/d2 |h k l |

| | | | | | | |

В процессе исследования получают вещества, известные в практике, для

которых в литературе имеются сведения о сингонии и параметрах

кристаллической решетки.

В этом случае по известным параметрам составляют массив значений

1/d2теор; сравнивая 1/d2теор. и 1/d2эксп., присваивают рефлексам значения

hkl, а затем находят параметры решетки для синтезированного образца в

зависимости от структуры решетки (12(.

2.1.2.Микроструктурный анализ.

Для исследования фаз наиболее простым и доступным методом является метод

микроструктуры. Микроструктурный анализ применяют для качественного

распознавания фазности сплава (по цвету), определяя последовательности

кристаллохимических фаз, выявления граней гомогенности отдельных фаз и

определения размеров их зерен. Метод микроструктуры основывается на

визуальном наблюдении под микроскопом микроструктуры сплавов в отраженном

или проходящем свете, в зависимости от природы изучаемых систем.

Если они не прозрачны (металлы и многие их оксиды и др.), наблюдения

проводят в отраженном свете с помощью металлографического микроскопа.

Для этого исследуемый образец доводят до полного затвердевания и

«отжигают», т. е. выдерживают длительное время, от нескольких часов до

многих месяцев, при соответствующей температуре для установления равновесия

в системе. Отжиг производится при такой температуре, при которой

подвижность частиц достаточно велика. При истечение установленного времени

сплавы закаляют – быстро охлаждают, чтобы сохранить их структуру,

отвечающую температуре отжига. Готовили ряд шлифов образцов с различными

соотношениями компонентов. Для изготовления шлифа кусочки образца помещали

в ободочек и заливали эпоксидной смолой.

После затвердевания эпоксидной смолы, проводили шлифовку и полировку

образцов. Шлифовку проводили на наждачной шкурке, переходя постепенно с

крупнозернистой на мелкозернистую.

Полировку проводили на алмазных пастах типа АСМ, начиная с

крупнозернистых АСМ 20/14 НОМ с постепенным уменьшением зернистости до АСМ

1/0 НОМ. Для удаления жировых основ шлиф протирали ватой, смоченной в

спирте.

При выявлении фазового состава образца большую роль играет селективность

применяемых травителей, состав которых, как правило, выбирают исходя из

свойств исследуемых объектов. В настоящей работе использовали в качестве

травителя раствор HCl. Цель травления считается достигнутой, если на

поверхности шлифа появляется рельефный рисунок.

На шлифе образуется некоторый рельеф, что дает возможность различить

более четко фазы системы. Если наблюдаемые под микроскопом образцы будут

иметь более или менее четко выражаемый рельеф, то микроструктуру сплавов

фотографируют(13(.

2.1.3.Дюрометрический анализ.

Микротвердость измеряли на тех же образцах, которые готовили для

исследования микроструктуры. Для определения микротвердости использовали

прибор типа ПМТ-3. Метод обладает высокой чувствительностью, что иногда

играет отрицательную роль, т. к. любые посторонние факторы сильно влияют на

величину микротвердости. Поэтому при измерении микротвердости следует

тщательно готовить образцы и соблюдать необходимые правила при проведении

измерений:

1. На результаты исследования в значительной степени влияет размер зерна

и его химическая неоднородность. Микротвердость значительно

увеличивается при её измерении вблизи границ зерна изменяемой фазы.

Поэтому при исследовании диаграмм состояние на микротвердость имели

крупнозернистую структуру.

2. На величину микротвердости влияют измерения при разных нагрузках.

Поэтому те измерения, которые необходимо сравнивать производят при

одной и той же нагрузке.

3. Следует придерживаться определенной скорости нагружения и выдержки

под нагрузкой. Быстрое нагружение снижает значение микротвердости, т.

к. деформация образцов при этом происходит не только вследствие

статистического действия груза, но и за счет динамического действия.

При длительной выдержке под нагрузкой из-за сотрясений и вибраций,

которые возможны в помещении результаты измерения также искажаются.

Лучшее время нагружения 5-8 сек., а выдержка под нагрузкой 5-10 сек.

4. Диагональ отпечатков необходимо измерить как можно точнее. Для этого

надо следить, чтобы поверхность шлифа была строго параллельной

предметному столику и её изображение в поле зрения микроскопа -

контрастным.

5. Для расчета микротвердости необходимо измерить диагонали 5-6

отпечатков алмазной пирамиды и взять среднее арифметическое. Длину

диагонали определяют в делениях окулярмикрометра по разнице

отпечатков в начале и в конце диагонали.

Разница отпечатков N умножается на цену деления измерительного барабана

в микронах С, являющийся истинной величиной диагонали отпечатка:

d=N*C

Зная длину диагонали, микротвердость можно определить пользуясь

таблицами или по формуле:

H(=1854*P/d;

Где H(-число микротвердости, кг/мм2;

Р-нагрузка;

d-длина диагонали отпечатка, мкм(14(.

2.1.4.Визуально - политермический анализ.

Визуально - политермический анализ состоит в наблюдении за плавлением

кристаллов при нагревании с одновременной регистрацией соответствующей

температуры и за появлением первых кристаллов, выделяющихся при охлаждении

расплава.

Исследуемую пробу помещали в молибденовый тигель, который, в свою

очередь ставили на термопару ВР-20/ВР-5.

Рабочую камеру 2-3-х кратно вакуумировали; каждый раз заполняли её

аргоном. Съемку проводили в потоке аргона. Программированный нагрев

осуществляли регулятором типа «РИФ» со скоростью повышения температуры от

300 до 500(С/мин. Эти скорости используются для подавления термической

диссоциации (т. е. для подавления процесса улетучивания серы). Однако

небольшие количества серы успевают улетучиться с поверхности образца. Для

того, чтобы это количество серы было как можно меньше, образец брали в виде

кусочков, а не в виде порошка. Градуировку проводили по репирам меди

(Тпл=1083(С), платины (Тпл=1773(С), кремния (Тпл=1500(С). Сигнал от

термопары записывали в координатах температура-время.

При плавление веществ на кривых наблюдали четко выраженные замедления

(площадки) скорости нагрева пробы. Одновременно состояние пробы

контролировали визуально через бимономерный микроскоп МБС-2.

Многократное плавление проб одних и тех же составов показало, что

погрешность измерения температуры не превышала 0,5 % от значения

определенной величины. Анализ проводится синхронно на одной и той же

установке с целью определения температур плавления индивидуальных фаз, а

также температур начала плавления образца (солидус), и окончания плавления

(ликвидус). При этом фиксировали следующие изменения в состояния образцов:

появление капель – начало плавления;

исчезновение кристаллов – конец плавления;

появление кристаллов – начало кристаллизации;

исчезновение последней капли – конец кристаллизации.

Недостатками метода является то, что при этом способе возможны ошибки

вносимые за счет большого перепада температур в самом исследуемом веществе.

Вещества, по которым осуществляется градуировка и вещества нами

исследуемые, имеют различную природу. Имеется и субъективная ошибка (т. к.

показания регистрируются глазами, а не прибором).

Несмотря на указанные недостатки, этот метод в виду его простоты, широко

применяется для быстрого определения температур начала плавления и

кристаллизации(14(.

Рис.4 Установка визуально – политермического анализа

1 - молибденовый тигель, 2 - нагреватель, 3 - ВР-20 термопара, 4 -

токоподводы, 5 - экран, 6 - охлаждаемый корпус, 7 - кварцевое прозрачное

стекло, 8 - крышка, 9 - микроскоп, 10 - потенциомер КСП – 4.

Глава 3. Экспериментальная часть.

3.1. Синтез веществ.

3.1.1. Синтез Y2S3 в потоке сульфидирующих агентов.

Метод синтеза веществ в потоке H2S, H2 и CS2 предназначен для получения

бинарных и тройных сульфидов путем воздействия сульфидирующих агентов на

соединение металлов. Установка, используемая для синтеза веществ, состоит

из

. Двух печей;

. Двух реакторов;

. Кварцевой пробирки;

. РИФ –101;

. Термопары.

Температура в печах контролируется с помощью термопары. Газ – носитель

(аргон) поступает р реактор синтеза сероуглерода. Энергически целесообразно

проводить сульфидирование сероуглеродом, т. к.

G(H2S)=-33,626 КДж/моль, а

G(CS2)=65,060 КДж/моль.

Сероуглерод получают в кварцевом реакторе непосредственно в зоне

сульфидирования при взаимодействии паров серы с нагретым до 10000С

древесным углем;

С +2S = CS2

Смесь газов CS2 и Ar поступает в печь 4, которая является печью синтеза,

где происходит сульфидирование образцов. В печи 4 находится вертикальный

кварцевый реактор с кварцевой пробиркой 6, загруженной веществом. Смесь

газов через кварцевую трубку 9 походит до самого дна кварцевой пробирки и

сквозь все количество вещества (как бы барбатируется в образце). Остатки

процесса сульфидирования уносятся потоком газа и сжигаются.

Синтез Y2S3 осуществляли путем воздействия на оксид иттрия сероуглерода

и сероводорода при температуре 10000С. реакция сульфидирования протекает

через образование промежуточных оксисульфидных соединений.

2Y2О3 + 3CS2 (2Y2S3 + 3CО2

Y2О3 + 3H2S(Y2S3 + 3H2O.

Рис. 5. Установка синтеза веществ в потоке сульфидирующих агентов.

1 – реактор, 2 – термопары, 3 – кварцевая трубка, 4,5 – печи, 6 –

кварцевая пробирка, 7 – пары серы, 8 – уголь.

3.1.2. Синтез MgS.

MgS получали методом прямого синтеза. Исходным веществами являются Mg

oc.ч и S oc.ч (14-4). Навески Mg и S поместили в кварцевую ампулу,

вакуумировали до ост. Давления 10-3 мм. рт. ст. и запаяли. Вакуумированную

и запаянную ампулу поместили в муфельную печь при температуре 4000С. эта

температура была выбрана исходя из того, что сера при 4500С кипит. Резкий

нагрев ампулы может вызвать ее взрыв. Температуру поднимали медленно до

8000С, визуально контролируя количество серы в ампуле, до полного

вступления серы в реакцию. После вступления серы в реакцию ампулу

выдерживали при 10000С. этот процесс очень длительный и исчезновение серы

происходит не ранее, чем на 15-20 сутки непрерывного синтеза

3.1.3. Синтез трехкомпонентных образцов в системе MgS – Y2S3.

Синтез трехкомпонентных образцов проводили в открытом реакторе в парах

серы (рис. 6). Навески исходных сульфидов брали с шагом по 5 и 10 мол% на

весах. Перед синтезом вещества растирали в ступке в виде порошка. Затем

вещество помещали в графитовый тигель, который в свою очередь помещали в

изготовленный из оптического кварца реактор. Реактор дважды «промывали»

техническим аргоном. Тигель нагревали индукционным воздействием токов

высокой частоты. В реакторе давление паров серы составляет величину 0,4 – 1

атм, что препятствует диссоциации сульфидов при плавлении и обеспечивает

сохранение фаз, а также способствует наиболее полному замещению кислорода

серой. Отжиг вещества проводили в парах серы, при Т=1720К в течении 0,5

часа и Т=1270К 50 часов. Контроль достижения равновесного состояния при

всех условиях осуществляли с помощью методов физико-химического анализа.

Рис. 6. Схема реактора для плавления вещества в парах серы.

1 – тигель с веществом, 2 – подставка, 3 – тепловой экран, 4 – кварцевый

реактор, 5 – ВЧ – индуктор, 6 – сера элементарная.

Табл.4 Условия синтеза образцов и их фазовый состав в системе Mg-Y2S3.

| | | |Т,0C | | |

|4 |Образцы |Темно-серый|1320 |Серая фаза|MgS |

| |получены |слиток с |800 |MgS | |

|8 |фидов в |Темно-серый|1320 |Серая фаза|MgS |

| |графитовом |со |800 |MgS | |

| |в |оттенком и | | | |

|10 |при 2070К в|Желто-серый|1320 |Серая фаза|MgS |

| |мин | |800 |Серая фаза|MgS+MgY2S4 |

| |закаляли | | |MgS | |

|12 |охлаждением|Черный с |1320 |Серая фаза|MgS |

| |до |темно-корич| |MgS | |

| |1720К |блеском | | | |

|20 | |Желто-серый|1320 |Серые |MgS |

|22 | | |1320 |Серые |MgS+MgY2S4 |

| | | |800 |зерна MgS | |

|45 | | |1320 |Желтые |MgS+MgY2S4 |

|52 | |Темно серый|1320 | |MgY2S4 |

| | |с |1270 | | |

|55 | | |1320 |желтые |MgY4S7+ MgY2S4|

|60 | | |1320 |желтые |MgY4S7+ MgY2S4|

| | |й | | | |

| | |невого | |Y2S3+ | |

3.1.4. Микроструктурный анализ образцов системы MgS – Y2S3.

По данным микроструктурного анализа шлифы образцов, содержащие 48, 50,

52 мол.% Y2S3 однофазны, что может указывать на образование химического

соединения MgY2S4 и твердого раствора на его основе. Образцы же, содержащие

45, 55 мол.% Y2S3 двухфазны и содержат желтые зерна твердого раствора на

основе MgY2S4 и эвтектику.

Образец, содержащий 66 мол.% Y2S3, отожженный при 1830 К двухфазен и

содержит желтые зерна твердого раствора на основе MgY2S4 и эвтектику, а

отожженный при 1590 К и 1270 К однофазен – зерна коричневого цвета.

На основе MgS образуется протяженный твердый раствор, что следует из

данных микроструктурного анализа образцов, отожженный при 1590 К,

содержащих 4, 8, 12, 16, 20 мол. % Y2S3 , которые однофазны, на шлифах

наблюдаются серые зерна твердого раствора на основе MgS.

Образец, содержащий 22 мол.% Y2S3 – двухфазен, на шлифе видны крупные

серые зерна твердого раствора на основе MgS и небольшие вкрапления

эвтектики.

Наклон линии сольвуса определен из данных микроструктурного анализа

образцов, содержащих 4, 8, 12, 16, 20 мол. % Y2S3 и отожженных при1070 К.

Образцы, содержащие 4 и 8 мол. % Y2S3 – однофазны, а образцы, содержащие

12, 16, 20 мол. % Y2S3 – двухфазны и содержат серые зерна твердого раствора

на основе MgS и эвтектику.

На основе ( - Y2S3 твердый раствор не обнаружен, что подтверждено

микроструктурным анализом образцов, содержащих 95,99 мол. % Y2S3.

Состав эвтектик можно предположить лишь ориентировочно, т.к. синтез

образцов, содержащих 30, 35, 80, 85, 90 мол. % Y2S3 , получаемых прямым

ампульным методом еще не окончен.

3.1.4. Рентгенофазовый анализ образцов системы MgS - Y2S3 .

По результатам рентгенофазового анализа в системе образуется 2

химических соединения, отвечающие составам:

1. 50 мол.% Y2S3. Дифрактограмма идентифицирована в ромбической сингонии и

отнесена к структурному типу MnY2S4 по картотеке ASTM соединения MgY2S4.

Дифрактограмма приведена на рис 7. Параметры решетки данного соединения

вначале были рассчитаны из отдельных рефлексов. а(400)=12,57

в(060040)=12,68 с(002)=3,76, а затем рассчитаны по программе

«Расчет параметров»[1]и указаны в таб. 5. Рассчитанные параметры хорошо

согласуются с литературными данными а=12,60 в=12,73 с=3,77

2. 66,6 мол.% Y2S3. Дифрактограмма идентифицирована в моноклинной сингонии

и отнесена к структурному типу FeY4S7 по картотеке ASTM соединения

MnY4S7. Рентгенограмма MgY4S7 приведена на рис 7. Параметры решетки

данного соединения рассчитаны по программе «Расчет параметров» а=12,61

в=3,82 с=11,42 (табл. 6). Литературные данные: а=12,64 в=3,79

с=11,44.

Рентгенограмма образцов, содержащих 48, 52 мол. % Y2S3 подобны

рентгенограммам соединения MgY2S4, наблюдаются лишь незначительные

отклонения параметров решетки, что подтверждает образование твердого

раствора на основе MgY2S4. Протяженность данного твердого раствора по обе

стороны от фазы MgY2S4 менее 5%, что подтверждает рентгенофазовый анализ

образцов, содержащих 45 и 55 мол. % Y2S3 на ренгенограммах которых

присутствуют сторонние рефлексы.

Протяженность твердого раствора на основе MgS отожженных при 1590 К

определены на основе рентгенофазового анализа образцов, содержащих 20 и 22

мол.% Y2S3. На дифрактограмме образца, содержащего 20 мол.% Y2S3

наблюдаются лишь рефлексы MgS, но в дальних углах наблюдается искажение

рефлексов, а образец, содержащий 22 мол.% Y2S3 уже в ближних углах содержит

сторонние рефлексы. На дифрактограмме образцов, отожженных при 1070 К и

содержащих 4 и 8 мол.% Y2S3 в ближних углах присутствуют только рефлексы

MgS, но в дальних углах на дифрактограмме образца, содержащего 8 мол.% Y2S3

наблюдается искажение рефлекса. Граница твердого раствора при данной

температуре определена из графика зависимости параметра решетки от состава

и составляет приблизительно 8 мол.% Y2S3 рис 8.

При рассмотрении дифрактограммы образца, отожженного при 1590 К и

содержащего 75 мол.% Y2S3 можно отметить присутствие в основном рефлексов

MgY4S7. В образце же, содержащем 95 мол.% Y2S3, отожженном при данной

температуре в основном присутствует рефлексы ( - Y2S3.

Табл: 5. Расчет параметров для соединения MgY2S4.

| |h |k |l |D расч. |I/I0 |

|3,58 |1 |0 |1 |3,59 |10,8 |

|3,51 |2 |3 |0 |3,52 |100 |

|3,46 |1 |1 |1 |3,45 |8,14 |

|3,19 |0 |4 |0 |3,18 |7,52 |

|3,14 |4 |0 |0 |3,14 |10,7 |

|2,83 |2 |4 |0 |2,84 |54,42 |

|2,80 |3 |0 |1 |2,79 |10,08 |

|2,73 |3 |1 |1 |2,73 |25,84 |

|2,56 |3 |2 |1 |2,56 |18,85 |

|2,11 |0 |6 |0 |2,12 |31,33 |

|2,08 |1 |5 |1 |2,08 |12,65 |

|1,99 |4 |5 |0 |1,98 |15,22 |

|1,88 |3 |5 |1 |1,88 |40,7 |

Рассчитанные параметры:

А=12,59

В=12,72

С=3,75

Табл: 6. Расчет параметров для соединения MgY4S7.

|D эксп. |h |k |l |D расч. |I/I0 |

|3,63 |1 |1 |0 |3,65 |55 |

|3,6 |0 |1 |1 |3,62 |72 |

|3,36 |1 |1 |1 |3,38 |5 |

|3,17 |0 |1 |2 |3,14 |10 |

|2,81 |2 |0 |3 |2,82 |35 |

|2,78 |3 |1 |0 |2,78 |19 |

|2,75 |4 |2 |1 |2,75 |6 |

|2,68 |0 |1 |3 |2,65 |21 |

|2,58 |3 |1 |1 |2,59 |20 |

|2,48 |1 |1 |3 |2,49 |4 |

|2,44 |5 |0 |0 |2,43 |7 |

|2,28 |2 |1 |3 |2,27 |13 |

|2,2 |0 |0 |5 |2,2 |61 |

|2,11 |1 |1 |4 |2,12 |11 |

|2,05 |5 |1 |0 |2,05 |12 |

|1,94 |5 |1 |1 |1,94 |11 |

Рассчитанные параметры:

А=12,61

В=3,83

С=11,42

Рис.7. Дифрактограммы проб образцов системы MgS – Y2S3. Состав образцов:

1. 50 мол. % Y2S3. Литой образец отожжен при 1270 К.

2. 66 мол. % Y2S3. Литой образец отожжен при 1270 К.

Рис. 8. График зависимости параметра решетки от состава в области

твердого раствора на основе MgS.

Глава 4. Фазовые равновесия в системе MgS - Y2S3. Обсуждение результатов.

Фазовые равновесия в системе MgS- Y2S3 были изучены в работе Флао и

Доманжа. Указывается на образование двух соединений состава MgY2S4

–ромбической сингонии (структурный тип MnY2S4), образующегося при

соотношении исходных сульфидов 1:1 и MgY4S7 – моноклинной сингонии

(структурный тип FeY4S7), образующегося при соотношении 1 MgS:2 Y2S3. Также

указывается на основе MgS. Цель работы заключалась в изучении фазовых

равновесий в системе MgS - Y2S3.

Для изучения изотермических сечений были получены MgS, Y2S3, образцы при

различном соотношении исходных сульфидом, проведены оттжиг,

микроструктурный и рентгенофазовый анализ.

MgS получали методом прямого синтеза из Mg и S.

( - Y2S3 получали методом косвенного синтеза из Y2О3 в потоке СS2.

По данным микроструктурного анализа и рентгенофазового анализа в системе

образуются соединение MgY2S4, рассчитанные параметры решетки данного

соединения хорошо согласуются с литературными данными.

На основе соединения MgY2S4 образуются твердые растворы, протяженность

которых как в сторону MgS так и в сторону Y2S3 менее 5%, что подтверждается

однофазностью образцов, содержащих 48 и 52 мол.% Y2S3 и незначительным

изменением параметра решетки.

Образец, содержащий 66,6 мол.% Y2S3, отожженный при Т=1830 К –

двухфазен, а при Т=1590 К и 1270 К однофазен.

Рентгенограмма была идентифицирована по карточке ASTM соединения MnY4S7.

Протяженность твердого раствора на основе MgS определена исходя из данных

микроструктурного и рентгенофазового анализа. Образец, отожженный при 1590

К и содержащий 20 мол.% Y2S3 –двухфазен, поэтому протяженность твердого

раствора на основе MgS при 1590 К принята равной 21 мол.% Y2S3. В пределах

твердого раствора параметры решетки MgS линейно увеличиваются от 0,520 нм

до 0,536 нм. Протяженность твердого раствора на основе MgS при 1070 К

составляет 8 мол. %, что видно из графика зависимости параметра решетки от

состава. График зависимости параметра решетки от состава приведен на рис 8.

В системе нужно определить составы эвтектик температуры твердофазного

разложения MgY4S7 и провести ВПТА и дюрометрический анализ.

Рис.9. Рентгенограммы проб образцов системы MgS – Y2S3.

Состав образцов:

1. - Y2S3.

2. MgS.

Рис.10. Рентгенограммы проб образцов системы MgS - Y2S3.

Состав образцов:

1. 95 мол.% Y2S3. Образец отожжен при Т=1590К. Фазовый состав: Y2S3

(рефлексы обозначен х), MgY4S7 (v).

2. 61 мол. % Y2S3. Отожжен при Т=1070 К.

Рис. 11. Рентгенограмма образца 75 мол.% Y2S3.

Образец отожжен при Т=1590 К.

Фазовый состав: Y2S3 (рефлексы обозначены х), MgY4S7 (v).

Рис.12. Фазовые равновесия в системе MgS - Y2S3.

- однофазный образец

- двухфазный образец

Выводы.

1. Изучены фазовые равновесия в системе MgS - Y2S3. Определены условия

существования фаз и областей твердых растворов.

2. В системе образуется конгруэнтно-плавящееся соединение MgY2S4, на основе

которого образуется твердый раствор как в сторону MgS, так и в сторону

Y2S3.

3. В MgS при 1590 К растворяется 21 мол.% Y2S3, а при 1070 К 8 мол.%

Y2S3.

4. Твердый раствор на основе ( - Y2S3 не обнаружен.

5. Между фазами MgS и MgY2S4, MgY2S4 и Y2S3 образуются эвтектики.

Литература.

1. Ярембаш Е. И., Елисеев А.А. Халькогениды редкоземельных элементов.

М., Наука 1975.

2. Реми Г. Курс неорганической химии. // М:Изд. Иностранной литературы.

1963. 920 с.

3. Рипан Р., Четяну И. Неорганическая химия. Т.1.// М.: Мир. 1971. 560

с.

4. Свойства неорганических соединений. Справочник. Л. Химия 1983. 392с.

5. Flahaut J., Guittard M., Patri M. Bull. Soc. Chim. France, 11-12,

1917, 1959

6. Guittard M. Comprend. 2109, 1965.

7. Jandelli A. Rend Accad Lincei. 37, 160, 1965.

8. Самсонов Г. М.,Радзиковская С. В. Химия сульфидов редкоземельных

элементов и актиноидов. Успехи химии, Т. 30, N 1, С. 60-91, 1961.

9. Радзиковская С.В., Марченко В. И. Сульфиды редкоземельных металлов и

актиноидов. Киев, Наукова думка, 1966.

10. Андреев О.В. Синтез интерметаллических, полупроводниковых и

сверхпроводящих материалов. Тюмень, РТП ТГУ, 1990.

11. Угай Я.У. Практикум по химии и технологии полупровдников. М., ВШ, 1978

12. Андреев О.В., Хритохин Н.А., Кертман А.В. Рентгенография. Тюмень, РТП

ТГУ, 1993.

13. Геллер Ю.А., Рахштадт А.Г. Материаловедение.//М.Металлургия.1975. С.23-

58.

14. Аносов В.Я., Погодин С.А. основные начала физико-химического анализа. /

М.: АН СССР 1947. 863 с.

-----------------------

[1] Андреев, Котомин, Захаров

-----------------------

Т, К Т, К

MgS+Ж

920

390

MgS+Mg MgS+S

Mg S

? C

††††††??††††††††??††††††††?††††††††††††††††††††††??††††††††??††††††††?††††††

†††††††††††††††† ?

A ?

Страницы: 1, 2


	НОВОСТИ


	ВХОД


	ТЕГИ

Рефераты бесплатно, реферат бесплатно, сочинения, курсовые работы, реферат, доклады, рефераты, рефераты скачать, рефераты на тему, курсовые, дипломы, научные работы и многое другое.
Copyright © 2012 г. При использовании материалов - ссылка на сайт обязательна.