Фазовые равновесия в системе MgS-Y2S3 (стр. 6 из 7)
Состав эвтектик можно предположить лишь ориентировочно, т.к. синтез образцов, содержащих 30, 35, 80, 85, 90 мол. % Y2S3 , получаемых прямым ампульным методом еще не окончен.
3.1.4. Рентгенофазовый анализ образцов системы MgS - Y2S3 .
По результатам рентгенофазового анализа в системе образуется 2 химических соединения, отвечающие составам:
1. 50 мол.% Y2S3. Дифрактограмма идентифицирована в ромбической сингонии и отнесена к структурному типу MnY2S4по картотеке ASTM соединения MgY2S4. Дифрактограмма приведена на рис 7. Параметры решетки данного соединения вначале были рассчитаны из отдельных рефлексов. а(400)=12,57 в(060040)=12,68 с(002)=3,76, а затем рассчитаны по программе «Расчет параметров»[1]и указаны в таб. 5. Рассчитанные параметры хорошо согласуются с литературными данными а=12,60 в=12,73 с=3,77
2. 66,6 мол.% Y2S3. Дифрактограмма идентифицирована в моноклинной сингонии и отнесена к структурному типу FeY4S7по картотеке ASTM соединения MnY4S7. Рентгенограмма MgY4S7приведена на рис 7. Параметры решетки данного соединения рассчитаны по программе «Расчет параметров» а=12,61 в=3,82 с=11,42 (табл. 6). Литературные данные: а=12,64 в=3,79 с=11,44.
Рентгенограмма образцов, содержащих 48, 52 мол. % Y2S3 подобны рентгенограммам соединения MgY2S4, наблюдаются лишь незначительные отклонения параметров решетки, что подтверждает образование твердого раствора на основе MgY2S4. Протяженность данного твердого раствора по обе стороны от фазы MgY2S4 менее 5%, что подтверждает рентгенофазовый анализ образцов, содержащих 45 и 55 мол. % Y2S3 на ренгенограммах которых присутствуют сторонние рефлексы.
Протяженность твердого раствора на основе MgS отожженных при 1590 К определены на основе рентгенофазового анализа образцов, содержащих 20 и 22 мол.% Y2S3. На дифрактограмме образца, содержащего 20 мол.% Y2S3 наблюдаются лишь рефлексы MgS, но в дальних углах наблюдается искажение рефлексов, а образец, содержащий 22 мол.% Y2S3 уже в ближних углах содержит сторонние рефлексы. На дифрактограмме образцов, отожженных при 1070 К и содержащих 4 и 8 мол.% Y2S3 в ближних углах присутствуют только рефлексы MgS, но в дальних углах на дифрактограмме образца, содержащего 8 мол.% Y2S3 наблюдается искажение рефлекса. Граница твердого раствора при данной температуре определена из графика зависимости параметра решетки от состава и составляет приблизительно 8 мол.% Y2S3 рис 8.
При рассмотрении дифрактограммы образца, отожженного при 1590 К и содержащего 75 мол.% Y2S3 можно отметить присутствие в основном рефлексов MgY4S7. В образце же, содержащем 95 мол.% Y2S3, отожженном при данной температуре в основном присутствует рефлексы d - Y2S3.
Табл: 5. Расчет параметров для соединения MgY2S4.
| D эксп. | h | k | l | D расч. | I/I0 |
| 3,58 | 1 | 0 | 1 | 3,59 | 10,8 |
| 3,51 | 2 | 3 | 0 | 3,52 | 100 |
| 3,46 | 1 | 1 | 1 | 3,45 | 8,14 |
| 3,19 | 0 | 4 | 0 | 3,18 | 7,52 |
| 3,14 | 4 | 0 | 0 | 3,14 | 10,7 |
| 2,83 | 2 | 4 | 0 | 2,84 | 54,42 |
| 2,80 | 3 | 0 | 1 | 2,79 | 10,08 |
| 2,73 | 3 | 1 | 1 | 2,73 | 25,84 |
| 2,56 | 3 | 2 | 1 | 2,56 | 18,85 |
| 2,11 | 0 | 6 | 0 | 2,12 | 31,33 |
| 2,08 | 1 | 5 | 1 | 2,08 | 12,65 |
| 1,99 | 4 | 5 | 0 | 1,98 | 15,22 |
| 1,88 | 3 | 5 | 1 | 1,88 | 40,7 |
Рассчитанные параметры:
А=12,59
В=12,72
С=3,75
Табл: 6. Расчет параметров для соединения MgY4S7.
| D эксп. | h | k | l | D расч. | I/I0 |
| 3,63 | 1 | 1 | 0 | 3,65 | 55 |
| 3,6 | 0 | 1 | 1 | 3,62 | 72 |
| 3,36 | 1 | 1 | 1 | 3,38 | 5 |
| 3,17 | 0 | 1 | 2 | 3,14 | 10 |
| 2,81 | 2 | 0 | 3 | 2,82 | 35 |
| 2,78 | 3 | 1 | 0 | 2,78 | 19 |
| 2,75 | 4 | 2 | 1 | 2,75 | 6 |
| 2,68 | 0 | 1 | 3 | 2,65 | 21 |
| 2,58 | 3 | 1 | 1 | 2,59 | 20 |
| 2,48 | 1 | 1 | 3 | 2,49 | 4 |
| 2,44 | 5 | 0 | 0 | 2,43 | 7 |
| 2,28 | 2 | 1 | 3 | 2,27 | 13 |
| 2,2 | 0 | 0 | 5 | 2,2 | 61 |
| 2,11 | 1 | 1 | 4 | 2,12 | 11 |
| 2,05 | 5 | 1 | 0 | 2,05 | 12 |
| 1,94 | 5 | 1 | 1 | 1,94 | 11 |
Рассчитанные параметры:
А=12,61
В=3,83
С=11,42
Рис.7. Дифрактограммы проб образцов системы MgS – Y2S3. Состав образцов:
1. 50 мол. % Y2S3. Литой образец отожжен при 1270 К.
2. 66 мол. % Y2S3. Литой образец отожжен при 1270 К.
Рис. 8. График зависимости параметра решетки от состава в области твердого раствора на основе MgS.
Глава 4. Фазовые равновесия в системе MgS - Y2S3. Обсуждение результатов.
Фазовые равновесия в системе MgS- Y2S3были изучены в работе Флао и Доманжа. Указывается на образование двух соединений состава MgY2S4 –ромбической сингонии (структурный тип MnY2S4), образующегося при соотношении исходных сульфидов 1:1 и MgY4S7– моноклинной сингонии (структурный тип FeY4S7), образующегося при соотношении 1 MgS:2 Y2S3. Также указывается на основе MgS. Цель работы заключалась в изучении фазовых равновесий в системе MgS - Y2S3.
Для изучения изотермических сечений были получены MgS, Y2S3, образцы при различном соотношении исходных сульфидом, проведены оттжиг, микроструктурный и рентгенофазовый анализ.
MgS получали методом прямого синтеза из Mg и S.
d - Y2S3 получали методом косвенного синтеза из Y2О3 в потоке СS2.
По данным микроструктурного анализа и рентгенофазового анализа в системе образуются соединение MgY2S4, рассчитанные параметры решетки данного соединения хорошо согласуются с литературными данными.
На основе соединения MgY2S4образуются твердые растворы, протяженность которых как в сторону MgS так и в сторону Y2S3 менее 5%, что подтверждается однофазностью образцов, содержащих 48 и 52 мол.% Y2S3 и незначительным изменением параметра решетки.
Образец, содержащий 66,6 мол.% Y2S3, отожженный при Т=1830 К – двухфазен, а при Т=1590 К и 1270 К однофазен.
Рентгенограмма была идентифицирована по карточке ASTM соединения MnY4S7. Протяженность твердого раствора на основе MgS определена исходя из данных микроструктурного и рентгенофазового анализа. Образец, отожженный при 1590 К и содержащий 20 мол.% Y2S3 –двухфазен, поэтому протяженность твердого раствора на основе MgS при 1590 К принята равной 21 мол.% Y2S3. В пределах твердого раствора параметры решетки MgS линейно увеличиваются от 0,520 нм до 0,536 нм. Протяженность твердого раствора на основе MgS при 1070 К составляет 8 мол. %, что видно из графика зависимости параметра решетки от состава. График зависимости параметра решетки от состава приведен на рис 8. В системе нужно определить составы эвтектик температуры твердофазного разложения MgY4S7и провести ВПТА и дюрометрический анализ.
Рис.9. Рентгенограммы проб образцов системы MgS – Y2S3.
Состав образцов:
1. - Y2S3.
2. MgS.
Рис.10. Рентгенограммы проб образцов системы MgS - Y2S3.
Состав образцов:
1. 95 мол.% Y2S3. Образец отожжен при Т=1590К. Фазовый состав: Y2S3 (рефлексы обозначен х), MgY4S7 (v).
2. 61 мол. % Y2S3. Отожжен при Т=1070 К.
Рис. 11. Рентгенограмма образца 75 мол.% Y2S3.
Образец отожжен при Т=1590 К.
Фазовый состав: Y2S3 (рефлексы обозначены х), MgY4S7 (v).
Рис.12. Фазовые равновесия в системе MgS - Y2S3.
- однофазный образец- двухфазный образец
Выводы.
1. Изучены фазовые равновесия в системе MgS - Y2S3. Определены условия существования фаз и областей твердых растворов.