Розділ 2 МЕТОДИКА ЕКСПЕРИМЕНТУ
Синтез зразків чотирикомпонентних систем Pr-Ni-Al-Ge і Tb-Zr-Al-Si, а також трикомпонентних Tb-Hf-Al, Tb-{Zr,Hf}-Si і Pr-Al-Si, та їх дослідження проводили за методиками, загальноприйнятими для вивчення твердих кристалічних речовин - сплавів та інтерметалічних сполук.
2.1. Синтез зразків
2.1.1. Вихідні матеріали
Для дослідження систем Pr-Ni-Al-Ge, Tb-Zr-Al-Si, Tb-Hf-Al, Tb-{Zr,Hf}-Si та Pr-Al-Si було використано прості полікристалічні речовини, за винятком Цирконію, який був у монокристальному вигляді. Чистота вихідних компонентів подана в табл. 2.1.
Таблиця 2.1
Вміст основного компоненту у вихідних матеріалах
КомпонентPrTbZrHfNiAlSiGeВміст, мас. %99,8599,999,999,999,999,98599,99999,9992.1.2. Виготовлення сплавів
Зразки виготовляли масою 1 г сплавлянням шихти з вихідних компонентів в електродуговій печі на мідному охолоджуваному поді за допомогою вольфрамового електроду в атмосфері аргону (99,998 об'ємних % Ar, додатково очищеного за допомогою розплавленого Ті-гетера) під тиском 5?104 Па. Перед поданням аргону для сплавляння, піч промивали аргоном під тиском 3?104 Па. Зразки після першого сплавляння проплавляли повторно (в окремих випадках тричі), перевернувши їх на іншу сторону. Така необхідність була викликана присутністю компоненту Гафнію або Цирконію з відносно високою температурою топлення (2495 та 2125 K, відповідно) в порівнянні з температурою топлення Алюмінію (933 K). Температура синтезу не перевищувала температури кипіння Алюмінію (2723 K). Загальний контроль складу зразків проводили шляхом порівняння маси шихти та одержаних сплавів. Втрати маси, як правило, були не більші 1 %; при більших втратах зразки виготовляли повторно. У випадку приготування зразків для подальшого вирощування монокристалів, їхня маса становила 3 г.
2.1.3. Термічна обробка сплавів
Для досягнення рівноважного стану зразки піддавали термічній обробці. Величина температури гомогенізаційного відпалу, а саме 870 K, була вибрана у відповідності до температур плавлення евтектик подвійних систем. Найнижча температура евтектики в системі Pr-Si дорівнює 1005 K, тоді як для систем
Tb-Si, Zr-Si та HfSi ? 1383, 1643 та 1603 K, відповідно. Для систем R-Al, де
R = Pr, Tb, Zr, Hf, найнижчі температури евтектик відповідають 923, 917, 933,8 та 935 K, а для систем Pr-Ge, Pr-Ni та Tb-Zr температури дорівнюють 1028, 738 та 1523 K, відповідно. Слід зазначити, що евтектичне перетворення з найнижчою температурою в системі Pr-Ni має місце при вмісті Празеодиму 0,786 ат. частки. Вміст Pr у досліджуваних зразках не перевищував 0,333 ат. частки. Найнижчі температури плавлення евтектик у системах Ni-Al, Ni-Ge, Al-Ge та Al-Si відповідно дорівнюють 913, 1035, 693 та 850 K. Евтектичне перетворення в системі Al-Ge має місце при вмісті Al ~0,70 ат. частки, а у системі Al-Si ? 0,878 ат. частки. Вміст Al у сплавах системи Pr-Ni-Al-Ge не перевищував 0,50 ат. частки, тоді як для системи Pr-Al-Si ? ?0,40 ат. частки.
Відпал сплавів проводили при 870 K впродовж 1000 годин, а для сплавів системи Pr-Al-Si також при 670 та 770 K впродовж 800 годин у вакуумованих кварцових ампулах у муфельних електропечах VULCAN A-550 та СНОЛ-1.6 з автоматичним регулюванням температури з точністю ±5 K. Тривалість відпалу була встановлена емпірично. Гомогенізовані сплави загартовували в холодній воді без попереднього розбивання ампул.
2.1.4. Вирощування монокристалів
Для вирощування монокристалів окремих сполук системи Pr-Ni-Al-Ge застосовували спеціальну термічну обробку зразків. Литі сплави в евакуйованих ампулах нагрівали до 1270 K, повільно (50?/год.) охолоджували до 870 K і без витримки повторювали цикл нагрівання - повільне охолодження тричі. Після цього сплави витримували при 870 K впродовж 250 годин і загартовували.
У випадку системи Tb-Zr-Al-Si монокристали були одержані повільним охолодженням розплаву в електродуговій печі.
2.2. Рентгенівські методи дослідження
2.2.1. Спектральний мікроаналіз
Окремі зразки були досліджені на растровому електронному мікроскопі LEO 438VP з Tracor Northern System для дисперсійного рентгеноспектрального мікроаналізу в Женевському університеті (Швейцарія). Електронний промінь
(5 кеВ < E < 40 кеВ) фокусувався в точку в декілька нанометрів на поверхню зразка. В результаті сканування точки по поверхні отримується топографічне зображення зразків.
Взаємодія первинного електронного променя із зразком приводить до емісії вторинних електронів і рентгенівського випромінювання. Рентгеноспектральний мікроаналіз дозволяє локально встановити хімічний склад, що було використано, зокрема, для аналізу монокристалів складних алюмінійсиліцидів і алюмінійгерманідів. Загальний склад сплавів отримували на плоскій ділянці, як правило, 1?1 мм2. Локальний склад одержували усередненням точкових складів 4-5 зерен.
2.2.2. Фазовий аналіз
Для фазового аналізу було застосовано метод, що базується на дифракції монохроматичного рентгенівського променя на полікристалічному зразку. Дебаєграми виготовляли в камерах РКД-57,3 (установки УРС-55); в якості монохроматичного проміння використовували характеристичне хромове невідфільтроване проміння. Для більш точного визначення кутів відбиття та інтенсивностей інтерференцій використовували дифрактометр ДРОН-2.0 з характеристичним відфільтрованим промінням Fe K?. Щоб запобігти текстуруванню, зразки наносили на поверхню кварцової кювети у вигляді пасти з розтертого в індиферентному маслі сплаву. Запис дифрактограми проводили на діаграмній стрічці автоматичного потенціометра або в комп'ютерний файл із цифровими значеннями. Для усунення інструментальних помилок, що впливають на точність виміру кутів відбить, в досліджуваний зразок вводили внутрішній стандарт - порошок чистого Силіцію чи Германію. Для порівняння використовували порошкограми простих речовин, відомих бінарних і тернарних сполук, а також теоретичні дифрактограми. Для цього використовували програми LATCON [192] (уточнення періодів ґратки), POWD
- Київ+380960830922