Научный журнал
Успехи современного естествознания
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,823

ИССЛЕДОВАНИЕ ТРОЙНЫХ СИСТЕМ Ho-BV-Se, (BV-As, Sb)

Ильяслы Т.М. 1 Садыгов Ф.М. 1 Насибова Л.Э. 1 Исмаилов З.И. 1
1 Бакинский государственный университет
Комплексом методов физико-химического анализа изучено фазообразование в тройных системах Ho-Bv-Se по разрезам Bv2Se3-HoSe(HoBv) (Bv-As,Sb) и построены их диаграммы состояния. Установлено, что разрезы относятся к эвтектическому типу и являются квазибинарными сечениями соответствующих тройных систем Ho-Bv-Se. Изотермические линии при 650 и 700 К отражают тройные эвтектические равновесия, имеющиеся в соответствующих подчиненных тройных системах, которые пересекает разрез Sb2Se3-HoSb. Определено, что твердые растворы на основе As2Se3 при 300 К достигают 3 мол.?%, а на основе Sb2Se3 5 мол,?%. Обнаружена растворимость на основе As2Se3 до 1 мол.?% при 300 К. С увеличением температуры она повышается. Область стекла на основе As2Se3 доходит до 20 мол.?% при охлаждении со скоростью 7 град/с. Определены температура стеклования Тg, температура кристаллизации (Ткр), температура плавления сплавов на основе As2Se3. Сплавы на основе As2Se3, в отличие от Sb2Se3, частично кристаллизуются при дифференциально-термическом анализе.
эвтектика
твердый раствор
фазообразование
диаграммы состояния
квазибинарное сечение
стеклообразование
изотерма
1. Абрикосов Н.Х., Банкина В.Ф., Порецкая Л.В. и др. Полупроводниковые халькогениды и сплавы на их основе. – М.: Наука, 1975. – 173 с.
2. Борисова З.У. Химия стеклообразных полупроводников. – Л.: Изд-во ЛГУ, 1984. – 386 с.
3. Воробьев В.К., Елисеев С.Ю., Врублевский А.В. Практические и самостоятельные работы по химии. – Минск: УП «Донарит», 2005. – С. 58–60.
4. Мамедова С.Г., Садыгов Ф.М., Ильяслы Т.М., Исмаилов З.И. Т-х-у диаграмма системы Ce-Bi-Te // Журн. Неорг. химии. – 2009. – т. 54, № 2. – С. 364–367.
5. Лякишева Н.П Диаграммы состояния двойных металлических систем. В 3 т. – М.: Машиностроение, 1996. – Т. 1. – 992 с.; 1997. – Т. 2. – 1024 с.; 2000. – Т. 3. – 1248 с.
6. Зайцев И.Д., Асеев Г.Г. Физико-химические свойства бинарных и многокомпонентных растворов неорганических веществ. – М.: Химия, 1988. – 416 с.
7. Ильясов Т. М., Садыгов Ф. М. Закономерности фазообразования в системах А2VX3-SmX // Неорганические материалы. – 1990. – Т. 26, № 11. – С. 2276–2279.
8. Ярембаш. Е.И., Елисеев А.А. Халькогениды редкоземельных элементов. – М.: Наука, 1975. – 260 с.

Одной из основных задач современного материаловедения является получение и исследование новых функциональных материалов на основе полупроводниковых соединений с учетом редкоземельных элементов. В настоящей работе приводятся результаты исследования системы Ho-BV-Se, (BV-As, Sb). Сплавы на основе As2Se3 могут применяться в передающих телевизионнных трубках как высокочувствительные материалы в фотомишенях типа «видикон». С другой стороны, твердые растворы на основе Sb2Se3 уже применяются как термоэлектрические материалы в качестве термоэлементов. Бинарные системы, составляющие тройную систему Ho-As-Se и Ho-Sb-Se, подробно изучены в работах [1–3, 5, 6, 8].

Цель исследования – выяснение характера химического взаимодействия в тройных системах Ho-As(Sb)-Se и изучение физико-химических свойств полученных стекол и твердых растворов системы As2Se3-HoSe и Sb2Se3-HoSe.

Материалы и методы исследования

Для приготовления образцов использовали Se марки ОСЧ 16-3, ГoM-1, Аs-B5, Sb-B4. Сплавы системы были синтезированы из элементов и лигатур, в вакуумированных кварцевых ампулах при 1200 К с последующим медленным охлаждением в режиме выключенной печи. Для достижения равновесных состояний сплавы подвергали гомогенизирующему отжигу в вакуумированных кварцевых ампулах в течение 500 ч при температурах на 50–100 К ниже температуры солидуса.

Исследования проводили комплексными методами физико-химического анализа. Методика исследования образцов аналогична описанной в [4, 7]. Диаграммы состояния разрезов построены по совокупности данных, полученных комплексом методов физико-химического анализа.

Результаты исследования и их обсуждение

Разрез As2Se3-HoSe (рис. 1) является квазибинарным сечением тройной системы Ho-As-Se. Ликвидус системы состоит из двух ветвей первичной кристаллизации фаз, α-твердых растворов на основе As2Se3 и HoSe. Эвтектика имеет координаты 90 мол. % As2Se3 и 570К. Обнаружена растворимость на основе As2Se3 до 1 мол. % при 300 К. С увеличением температуры она повышается. Область стекла на основе As2Se3 доходит до 20 мол. % при охлаждении со скоростью 7 град/с.

pic_42.tif

Рис. 1. Диаграмма состояния системы As2Se3-HoSe. Заштрихованная область – область стеклования

В отличие от As2Se3на кривых нагревания сплавов, содержащих от 1 до 20 мол. % HoSe обнаружены два эндотермических и один экзотермический эффект (табл. 1). Первый из них относится к температуре стеклования Тg, второй – к температуре кристаллизации (Ткр), а третий относится к температуре плавления сплавов на основе As2Se3. Сплавы на основе As2Se3, в отличие от Sb2Se3,, частично кристаллизуются при дифференциально-термическом анализе.

Таблица 1

Некоторые физико-химические свойства стекол системы As2Se3-HoSe

№ п/п

Состав, мол. %

Термические эффекты, К

Микротвердость, Нμ, МПа

Плотность, г/см3

As2Se3

HoSe

Тg

Ткр

Тпл.

1

100

0

450

650

130

4,52

2

99

1

455

490

648

134

4,54

3

97

3

450

495

645

135

4,58

4

95

5

445

485

645

135

4,60

5

90

10

440

475

640

138

4,62

6

80

20

438

475

635

140

4,65

Некоторые физико-химические свойства стекол системы приводятся в табл. 1.Разрез As2Se3-HoAs (рис. 2) – также является квазибинарным и относится к простому эвтектическому типу. Координаты эвтектики 92 мол. % As2Se3 и 565 К. Растворимость на основе As2Se3 при 300 К составляет 2 мол. %, а при температуре эвтектики доходит до 7 мол. % HoAs. Область стекла на основе As2Se3 доходит до 15 мол. % при охлаждении 2·10–2 град/с.

pic_43.tif

Рис. 2. Диаграмма состояния системы As2Se3-HoAs. Заштрихованная область – область стеклования

Разрез Sb2Se3-HoSe квазибинарный и относится к простому эвтектическому типу (рис. 3). Координаты эвтектики 70 мол. % Sb2Se3 и 800 К. Для определения границы твердых растворов синтезировали несколько сплавов из области, богатой Sb2Se3 (через 1 мол. % HoSe), которые дополнительно отжигали при разных температурах в течение 350 часов, затем закаливали в ледяной воде и изучали их микроструктуры. В результате установлено, что растворимость на основе Sb2Se3 при 800 К достигает 15 мол. %, а с понижением температуры уменьшается и при 300 К доходит до 10 мол. %. Некоторые физико-химические свойства стекол системы As2Se3-HoAs приведены в табл. 2.Разрез Sb2Se3-HoSb является неквазибинарным сечением тройной системы Ho-Sb-Se (рис. 4). Он пересекает два подчиненных треугольника Sb2Se3-Sb-HoSe. Кривые ликвидуса соответствуют началу совместной кристаллизации фаз α-твердых растворов, HoSe и HoSb соответственно.

pic_44.tif

Рис. 3. Диаграмма состояния системы Sb2Se3-HoSe

pic_45.tif

Рис. 4. Диаграмма состояния системы Sb2Se3-HoSb. Фазовые области: I – HoSb2-HoSe-Sb; II – HoSb2-HoSe-HoSb

Изотермическая линия при 950 К отражает тройное перитектическое образование HoSb2 по реакции

Ж + HoSb ↔ HoSb2 + HoSe.

Изотермические линии при 650 и 700 К отражают тройные эвтектические равновесия, имеющиеся в соответствующих подчиненных тройных системах, которые пересекает разрез Sb2Se3-HoSb.Растворимость на основе Sb2Se3 при 650 К составляет 8 мол. % и с понижением температуры уменьшается до 5 мол. % при 300 К.

Таблица 2

Некоторые физико-химические свойства стекол системы As2Se3-HoAs

Таблица 2

Некоторые физико-химические свойства стекол системы As2Se3-HoAs

№ п/п

Состав, мол. %

Термические эффекты, К

Микротвердость, Н?, МПа

Плотность, г/см3

As2Se3

HoSe

Тg

Ткр

Тпл.

1

100

0

450

650

130

4,52

2

99

1

460

490

648

134

4,55

3

97

3

460

485

645

138

4,60

4

95

5

465

485

645

140

4,63

5

90

10

470

475

640

143

4,65

6

80

20

438

475

635

145

4,70

Выводы

Комплексом методов физико-химического анализа исследован характер химического взаимодействия тройных систем по различным квази- и неквазибинарным разрезам, построены их диаграммы состояния, определены границы областей стеклообразования, изучены скорости растворения и обменной кристаллизации стекол, и эти стекла могут быть использованы при обработке оптической информации.


Библиографическая ссылка

Ильяслы Т.М., Садыгов Ф.М., Насибова Л.Э., Исмаилов З.И. ИССЛЕДОВАНИЕ ТРОЙНЫХ СИСТЕМ Ho-BV-Se, (BV-As, Sb) // Успехи современного естествознания. – 2016. – № 1. – С. 23-25;
URL: http://www.natural-sciences.ru/ru/article/view?id=35734 (дата обращения: 22.04.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074