РОЗДІЛ 2
МЕТОДИКА ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ДОСЛІДЖЕННЯ
2.1. Синтез і температурна обробка зразків.
Для приготування зразків використовували компактні метали такої чистоти (мас.
част. основного компоненту): церій (0.9995), ітербій (0.9995) а також інші
рідкісноземельні метали (чистотою не менше 0.995 мас. ч. основного компоненту);
порошки електролітичного кобальту, нікелю та паладію чистотою не менше 0.9999
мас.ч. основного компоненту; порошок червоного фосфору (0.995 мас. ч. основного
компоненту).
З метою синтезу зразків для дослідження фазових рівноваг ми використовували
наступні методи.
- Плавку суміші вихідних компонентів в атмосфері інертного газу (очищеного
аргону) в електродуговій печі з вольфрамовим електродом на мідному
водоохолоджуваному поді (для зразків з вмістом Фосфору не більше 0.35 мол.ч.).
Для цього рідкісноземельні метали подрібнювали у вигляді стружки, важили всі
компоненти зразків з точністю до 0.01г, приготовлену суміш пресували в таблетки
і сплавляли у електродуговій печі при напрузі 30 В та силі струму 200-300 А.
Для рентгенофазового та рентгеноструктурного аналізу синтезували сплави масою
1-1.5 г, а для синтезу монокристалів масу зразка збільшували до 3 г.
- Спікання шляхом нагріву суміші компонентів у вакуумованих кварцових ампулах
до необхідної температури в скло-вуглецевих або корундових тиглях.
- Метод плавки зразків отриманих ампульним синтезом, в полі струму високої
частоти в атмосфері очищеного аргону з використанням скло-вуглецевих тиглів.
Склад зразків контролювали зважуванням та кількісним хімічним аналізом. Якщо
втрати при синтезі і відпалі не перевищували 3% від маси вихідних компонентів,
склад зразка приймався рівним складу шихти. При більших втратах зразок готували
повторно.
Для гомогенізації сплави у нікелевих, кобальтових або ніобієвих контейнерах
поміщали у вакуумовані кварцові ампули і відпалювали в муфельних печах з
автоматичним регулюванням температури при 670 або 870 К не менше 600 год, а
зразки з високим вмістом Фосфору (більше 0.50 мол.ч.) гомогенізували понад 1000
год. Час гомогенізуючого відпалу підбирали експериментально, контролюючи
рівноважності сплавів: відпал проводили до того часу, доки висококутові
рефлекси на рентгенограмах порошку не розщеплювались на a1 і a2, а їх набір не
залишався незмінним незалежно від тривалості відпалу. Також для перевірки
гомогенності зразків та підтвердження результатів фазового аналізу
застосовували металографічний аналіз.
Для вирощування монокристалів застосовували метод кристалізації з рідкого
олова, для чого суміш компонентів або попередньо підготовлений зразок поміщали
в корундовий або скло-вуглецевий тигель з металічним оловом у масовому
співвідношенні 1:5. Тигель нагрівали до температури не менше 1070 К в
евакуйованих кварцових ампулах, витримували при цій температурі не менше 24
годин і повільно охолоджували до температури 470 К зі швидкістю не більше 10 К
за годину. Також для отримання монокристалів застосовували кристалізацію з
розплаву, для чого зразок поміщали в скло-вуглецевий тигель, який нагрівали в
евакуйованій кварцовій ампулі до температури вищої за точку плавлення на 50-100
К, витримували при цій температурі не менше 24 годин і повільно охолоджували зі
швидкістю не більше 20 К за годину до повної кристалізації зразка. При
проведенні синтезу використовували величини температур фазових переходів
отриманих методом диференційного термічного аналізу (прилад NETZSCH STA 409C,
швидкість нагріву-охолодження 10 К/хв)
2.2. Рентгенофазовий аналіз
Рентгенівський фазовий аналіз проводили порівнянням порошкограм досліджуваних
зразків з рентгенограмами чистих компонентів, бінарних та тернарних сполук.
Рентгенограми порошку отримували на апараті УРС-60 в камерах діаметром 57.3 мм
на невідфільтрованому хромовому випромінюванні з застосуванням асиметричної
закладки плівки [93]. В деяких випадках ідентифікацію окремих фаз здійснювали
шляхом розрахунку одержаної дебаєграми (або дифрактограми), уточнюючи при цьому
параметри елементарної комірки [93]. На основі рентгенофазового аналізу
встановлювали області існування фаз та будували діаграми фазових рівноваг.
Дифрактограми зразків для фазового аналізу отримували на порошковому
дифрактометрі ДРОН-3М (CuKa, СоКa- випромінювання) в режимі J-2J сканування та
дифрактометрі STOE STADI P (Huber Guinier камера, CoKб1 та CuKб1-
випромінювання). У деяких випадках фазовий склад зразків в області близько 0.33
мол.ч. (у якій утворюється найбільша кількість тернарних сполук) перевіряли
металографічним методом.
2.3. Металографічний аналіз
Мікроструктурний аналіз проводили з метою підтвердження і уточнення даних
рентгенофазового аналізу, а також для визначення ступеня чистоти зразків та
контролю складу окремих фаз. Шліфи зразків готували механічним шліфуванням
зразка поміщеного в електропровідну полімерну матрицю (Polyfast/Bakelit) з
кінцевим поліруванням їх з суспензією технічних алмазів з розміром зерна 10-0.1
мікрометра. Мікроструктури вивчали на металографічному мікроскопі LEIKA з
візуальною та фотографічною реєстрацією зображення. Для визначення складу фаз
виготовлені препарати досліджувались методом EDX (растровий електронний
мікроскоп Philips XL30 з використанням пучка SE aбо BSE, Si(Li)-детектор,
можливість визначення елементів з протонним числом більшим 5 (бор)). Характерні
мікроструктури деяких сплавів наведені у додатку В.
2.4. Дослідження фізичних властивостей.
Намагнічуваність окремих зразків досліджували при накладанні зовнішнього
магнітного поля 1-10 кОе на SQUID магнетометрі (MPMS, Quantum Design) в
інтервалі температур 1.8-400 К.
Поміри електричного
- Київ+380960830922