Фазовые отношения в системе Pd-Bi-Te при температурах 450, 550°С - Студенческий научный форум

XII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2020

Фазовые отношения в системе Pd-Bi-Te при температурах 450, 550°С

Герингер Н.В. 1, Чареев Д.А. 1, Евстигнеева П.В. 2
1Государственный Университет "Дубна"
2ИГЕМ РАН
 Комментарии
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Литературная часть

Предметом данного исследования является изучение трёхкомпонентной системы Pd-Bi-Te при температурах 450 и 550°С и давлении ~1 атм. Соединения палладия обладают интересными физическими, химическими и структурными свойствами, которые размещают эти соединения на стыке химии, минералогии, физики твердого тела и материаловедения.

Минералы системы Pd-Bi-Te встречаются на Cu-Ni-PGE месторождениях и обычно ассоциированы с мафическими и ультрамафическими породами. Для изучения системы необходимо знание фазовых отношений для понимания природных процессов и прогнозирования стабильных минеральных комплексов в естественных условиях, а также знание термической стабильности фаз, которое помогает понять их образование, возникновение и накопление в природе, что применимо к изучению месторождений полезных ископаемых.

Исходной информацией для изучения фазовых отношений в трехкомпонентной системе служат данные о существующих бинарных фазах при заданной температуре и их областях гомогенности. В двухкомпонентной системе Bi-Te из-за сложных фазовых отношений и малых отличий в кристаллохимии данных фаз, было принято, что в системе Bi-Te существует один твердый раствор BixTe1-xс широкой областью гомогенности. Ниже представлен анализ данных двухкомпонентных систем (Таблица 1).

Таблица 1. Фазы, их минеральные аналоги и температурная стабильность

Фаза

Минерал

Температура стабильности, °C

Зона гомогенности при 450°C

Зона гомогенности при 550°C

система Pd-Te [1]

 

Pd13Te3

<770

18.7-19.4

18.4-19.4

Pd3Te

727–785

-

-

Pd20Te7

Кейтконнит

<750

25.6-27.4

25.06 - 28.0

Pd8Te3

563–905

-

-

Pd7Te3

<495

29.1-30.0

-

Pd9Te4

Теллуропаладинит

<472

30.08.

30.08.

Pd3Te2

<507

40

-

PdTe

Котульскит

<746

50.0-52.5

50-54.3

PdTe2

Меренскит

<752

66.3-66.7

65.9-66.7

система Pd-Bi [2]

 

α-BiPd3

<800

75

75

β-BiPd3

800–935

-

-

Bi12Pd31

550–605

-

? 72.1

Bi2Pd5

<550

71.4

? 71.4

γ (Bi3Pd5)

400–683

64.2-66.2

63.0-67.8

α-BiPd

<210

-

-

β-BiPd

Соболевскит

210–618

50.0

50.0

α-Bi2Pd

Фрудит

<380

-

 

β-Bi2Pd

380(?)–485

33.5-34.7

-

система Bi-Te [3]

   

BiTe

Цумоит

‹520

 

 

Bi6Te7

-

‹540

 

 

Bi4Te5

Пильзенит

‹562

 

 

Bi2Te3

Теллуровисмутит

‹586

 

 

Материалы и методы

Фазовые отношения изучались закалочным методом. Синтез равновесных фазовых ассоциаций проводился методом «сухого» синтеза из простых веществ (чистота не менее 99 мас. %) [4]. Температурная экспозиция проводилась в горизонтальных трубчатых печах сопротивления в течение ~90 суток. Чтобы ускорить приход системы к равновесию производилось одно перетирание промежуточных продуктов реакции. После отжига ампулы извлекались из печи и быстро погружались в холодную воду.

Локальный фазовый состав полученных фазовых ассоциаций изучался на сканирующем электронном микроскопе TESCAN Vega II XMU с системой энерго-дисперсионного микроанализа INCA Energy 450/XT (20 кВ) и на электронно-зондовом микроанализаторе JEOL JXA-8200 в режиме с дисперсией по длине волны. Общий фазовый состав изучался методом порошковой рентгеновской дифрактометрии (дифрактометр Rigaku D/Max2200, излучение CuKα, Fe фильтр).

Результаты и их обсуждение:

Система Pd-Bi-Te при 450°С: ранее нами было найдено четыре твёрдых раствора: ss-PdTe2 (структура меренскита), ss-PdBiTe (структура майчнерита), ss-PdBi2 (структура фрудита), ss-PdTe (структура котульскита) с участием которых были установлены следующие двойные и тройные фазовые равновесия: ss-PdBiTe – BixTe1-x, Bi(L) – BixTe1-x, Bi(L) – ss-PdTe, BixTe1-x – Bi(L) – ss-PdBiTe, ss-PdTe – Bi(L) – ss-PdBi2. Широкую область гомогенности имеет твердый раствор ss-PdTe.

В ходе данной работы было найдено четыре твёрдых раствора: ss-PdBi (структура соболевскита), Pd20Te7, Pd3Bi и Pd9Te4. Также было установлено двухфазное равновесие PdBi-PdTe, и, мы можем предположить, что существует двухфазное равновесие между Pd9Te4 и PdTe, чтобы проверить это, необходимо сделать анализ методом порошковой рентгеновской дифрактометрии (Рис.1.)

 

б

а

Рис.1. а. Исходный состав образцов и минералы, существующие в системе при температуре 450°С;

б. Изотермическое сечение фазовой диаграммы Pd-Bi-Te для 450°С

Система Pd-Bi-Te при 550°С: на основе полученных данных мы видим, что большую часть системы занимает расплав Bi, который находится в двухфазном равновесии с PdTe (Рис.2.), на диаграмме отмечены линии пунктиром, это означает, что данные предположения необходимо проверить методом порошковой дифрактометрии. Было доказано, что существует фазаи твёрдый раствор Bi2Te3. Двухфазные равновесия: PdTe2-Te, PdTe2-Bi2Te3, PdTe2-PdTe, Bi2Te3-PdTe2, Bi2Te3-Bi. Трёхфазные равновесия: Bi2Te3-Te-PdTe2, PdTe2-Bi-Bi2Te3 (Рис.2.).

Рис.2. а. Исходный состав образцов при температуре 550°С; б. Изотермическое сечение фазовой диаграммы Pd-Bi-Te для 550°С

Выводы:

В системе Pd-Bi-Te при температуре синтеза 450°С существует восемь твёрдых растворов: ss-PdTe2, ss-PdBiTe, ss-PdBi2, ss-PdTe, ss-PdBi, Pd20Te7, Pd3Bi и Pd9Te4 и следующие двухфазные и трехфазные ассоциации: ss-PdBiTe – BixTe1-x, Pd9Te4 и PdTe (?), PdBi-PdTe, Bi(L) – BixTe1-x, Bi(L) – ss-PdTe, BixTe1-x – Bi(L) – ss-PdBiTe, ss-PdTe – Bi(L) – ss-PdBi2. В системе Pd-Bi-Te при температуре синтеза 550°С найдены двухфазные равновесия: PdTe2-Te, PdTe2-Bi2Te3, PdTe2-PdTe, Bi2Te3-PdTe2, Bi2Te3-Bi и трёхфазные равновесия: Bi2Te3-Te-PdTe2, PdTe2-Bi-Bi2Te3. Cуществует фазаи твёрдый раствор Bi2Te3.

Список литературы:

Okamoto H. The Pd-Te system (PalladiumeTellurium). J Phase Equil 1992; 13: 73 – 8.

Okamoto H. The Bi-Pd (bismuth-palladium) system //Journal of phase equilibria. – 1994. – Т. 15. – №. 2. – С. 191-194.

Okamoto H., Tanner L.E. in: Massalski T.B. (Ed.) Binary Alloy Phase Diagrams, 2nd Ed., 1990.

Kullerud G. Experimental techniques in dry sulfide research //Research techniques for high pressure and high temperature. – Springer, Berlin, Heidelberg, 1971. – С. 289-315.Golden-inform.ru [электронныйресурс]. URL: http://golden-inform.ru/prochee/palladij/ (датаобращения 20. 09. 2019).

Просмотров работы: 24