РОЗДІЛ 2
МЕТОДИКА ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ
2.1. Виготовлення зразків
2.1.1. Вихідні матеріали
Для синтезу зразків використовували метали з наступним вмістом основного компоненту в масових частках: ербій - не менше 0,995; манган - 0,9992; залізо - 0,9998; кобальт - 0,9998; нікель - 0,9992; індій - 0,9999.
2.1.2. Синтез зразків та контроль складу
Зразки масою 1г виготовлялись сплавлянням шихти, що складалася з вихідних компонентів, зважених з точністю до 0,001г, в електродуговій печі з вольфрамовим електродом в атмосфері очищеного аргону під тиском 50-60 кПа на мідному водоохолоджуваному поді. Аргон додатково очищався попередньою плавкою гетера - губчатого титану.
Контроль складу зразків проводили шляхом порівняння маси сплавів з масою вихідної шихти. Оскільки різниця їх мас становила не більше 2%, то склад сплаву приймався рівним складу шихти.
Сплави відпалювали у вакуумованих кварцевих ампулах у муфельних електропечах СНОЛ з автоматичним регулюванням температури з точністю ±10°С при температурі 870 K протягом 720 годин. Відпалені зразки загартовувались у холодній воді без попереднього розбивання ампул.
2.2. Рентгенофазовий аналіз
Основним методом дослідження був рентгенофазовий аналіз - метод вивчення внутрішньої будови твердих тіл з допомогою рентгенівського випромінювання. Цей метод дає можливість встановити наявність тих чи інших фаз та визначити їх кристалічну структуру.
Рентгенофазовий метод аналізу грунтується на здатності рентгенівських променів проникати в речовину і дифрагувати від частинок, з яких складається речовина. Дифракцію рентгенівських променів можна розглядати як відбиття цих променів від атомних площин кристалу і описати рівнянням Вульфа-Брега:
2dsin?=n?,
де n - ціле число - 1,2,3...), яке називається порядком відбиття;
? - довжина хвилі рентгенівських променів;
d - міжплощинна віддаль;
? - кут відбиття.
Рентгенівський фазовий аналіз дозволяє встановити області існування фаз та побудувати діаграму фазових рівноваг. Проводився він шляхом порівняння порошкограм досліджуваних сплавів з порошкограмами відомих бінарних та тернарних сполук і чистих компонентів [152, 153].
Порошкові рентгенограми отримували на апараті УРС-55 у камерах РКД-57 діаметром 57,3 мм на невідфільтрованому хромовому випромінюванні з застосуванням асиметричної закладки плівки [154]. Для точнішого визначення кутів та інтенсивностей відбить використовували порошковий дифрактометр ДРОН-2,0 (FeK?-випромінювання, внутрішній еталон Ge або Si, запис інформації на діаграмну стрічку).
Індексування порошкограм проводилось за методикою [154-156]. Уточнення параметрів елементарних комірок проводилось методом найменших квадратів за допомогою програми LATCON [140].
2.3. Мікроструктурний аналіз
Мікроструктурні дослідження проводились для підтвердження даних рентгенофазового аналізу з метою визначення кількості фаз на шліфах, виготовлених зі зразків, заплавлених у сплав Вуда, механічним шліфуванням та поліруванням. Травлення зразків проводилось розчином етанової або розведеної хлоридної кислот.
Мікроструктура зразків вивчалась візуально за допомогою металмікроскопа "NEOPHOT 30" у відбитому світлі. Це дозволило уточнити кількість фаз в окремих сплавах.
2.4. Локальний рентгеноспектральний аналіз
Локальний рентгеноспектральний аналіз (дисперсійний аналіз рентгенівського випромінювання), також іноді називають EDAX, EDS або EDAX аналіз, є порівняно простим у використанні і швидким кількісним мікроаналізом зразка (дозволяє визначати розподіл елементів в зразку).
Метод EDX аналізу базується на використанні характеристичного спектра рентгенівського випромінювання елементів, що входять до складу зразка. Під час EDX аналізу зразок бомбардується пучком електронів, при зіткненні якого з атомами елементів зразка випромінюються вторинні електрони і рентгенівські промені. Рентгенівське випромінювання є специфічним для кожного елемента періодичної системи. Аналіз отриманого спектра дозволяє визначати елементи в зразку.
Кількісний EDX аналіз проводиться з використанням стандартів. Визначення кількості елементів проводять шляхом обрахування площі піку кожного елементу який визначається, з подальшим перерахунком на масові або атомні відсотки. Інтенсивніший пік відповідає більшій концентрації елемента у зразку.
EDX аналіз краще визначає елементи з великим атомним номером (Z > 11). Точність аналізу обумовлена розміром зразка, шириною випромінюваного пучка, та ефектом зворотнього розсіяння електронів на зразку навколо місця аналізу. Зразки виготовляють за методиками прийнятими в мікроструктурному аналізі. Система EDX аналізу працює тільки в поєднанні з скануючим електроним мікроскопом [157, 158].
Шліфи окремих зразків були досліджені на скануючому електронному мікроскопі Leica 420 I (Інститут неорганічної та аналітичної хімії Вестфальского університету, м. Мюнстер, Німеччина).
2.5. Визначення кристалічної структури сполук методом монокристалу
Перший етап дослідження монокристалу проводили фотографічними методами: Лауе та обертання (камера РКВ-86, МоК-випромінювання) [155, 156]. Ці методи дозволяють встановити якість кристалу, дифракційний клас та періоди гратки.
Експериментальні масиви інтенсивностей для другого етапу досліджень отримували на монокристальних дифрактомерах ДАРЧ 1, CAD4 та Stoe IPDS-II (Інститут неорганічної та аналітичної хімії, Вестфальский Унверситет, м. Мюнстер, Німеччина).
Розрахунки проводились на сучасних персональних комп'ютерах за допомогою програм SHELXS-97 [159], SHELXL-97 [160] та CSD [161].
Кристалічну структуру сполук визначали прямими методами [162]. На основі аналізу функції Патерсона локалізували атоми важких елементів (РЗМ). Після кількох циклів розрахунку електроної густини на основі різницевого синтезу Фур'є локалізували атоми легших елементів