Фазові рівноваги в системі Y–Hf–Fe та воденьсорбційні властивості сплавів
Методами рентгенофазового, рентгеноструктурного та локального рентгеноспектрального аналізів досліджено взаємодію компонентів у потрійній системі Y–Hf–Fe та побудовано ізотермічний переріз діаграми стану при 800°С. Встановлено протяжність твердих розчинів заміщення на основі бінарних сполук YFe₃ (Y₁...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Фізико-хімічна механіка матеріалів |
|---|---|
| Datum: | 2011 |
| Hauptverfasser: | , , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainian |
| Veröffentlicht: |
Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України
2011
|
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/138396 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Фазові рівноваги в системі Y–Hf–Fe та воденьсорбційні властивості сплавів / В.О. Левицький, В.С. Бабіжецький, О.Р. М’якуш, І.В. Ковальчук, О.Б. Рябов, Б.Я. Котур // Фізико-хімічна механіка матеріалів. — 2011. — Т. 47, № 6. — С. 94-100. — Бібліогр.: 28 назв. — укp. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-138396 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Левицький, В.О. Бабіжецький, В.С. М’якуш, О.Р. Ковальчук, І.В. Рябов, О.Б. Котур, Б.Я. 2018-06-18T20:30:56Z 2018-06-18T20:30:56Z 2011 Фазові рівноваги в системі Y–Hf–Fe та воденьсорбційні властивості сплавів / В.О. Левицький, В.С. Бабіжецький, О.Р. М’якуш, І.В. Ковальчук, О.Б. Рябов, Б.Я. Котур // Фізико-хімічна механіка матеріалів. — 2011. — Т. 47, № 6. — С. 94-100. — Бібліогр.: 28 назв. — укp. 0430-6252 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/138396 546.3–19’11 Методами рентгенофазового, рентгеноструктурного та локального рентгеноспектрального аналізів досліджено взаємодію компонентів у потрійній системі Y–Hf–Fe та побудовано ізотермічний переріз діаграми стану при 800°С. Встановлено протяжність твердих розчинів заміщення на основі бінарних сполук YFe₃ (Y₁–₂Hf₂Fe₃, 0 ≤ x ≤ ≤ 0,2) та Y₂Fe₁₇ (Y₂–xHfxFe₁₇, 0 ≤ x ≤ 1,3). Методом монокристала вперше уточнено кристалічну структуру сполуки Hf₀,₉₃Fe₂ (СТ MgZn₂, ПГ P6₃/mmc, СП hP12, a = = 0,49440(7) nm, c = 0,8066(2) nm). Досліджено воденьсорбційні властивості сплавів складу Y₁–₂Hf₂Fe₃ зі структурою фази Лавеса С15, Y₁–₂HfxFe₃ зі структурою типу PuNi₃та (Hf₁–₂Y₂)₂Fe зі структурою типу Ti₂Ni. Исследовано взаимодействие компонентов в тернарной системе Y–Hf–Fe и построено изотермическое сечение диаграммы состояния при 800°С. Определено протяжение твердых растворов замещения на основе бинарных соединений YFe₃ (Y₁–₂Hf₂Fe₃, 0 ≤ x ≤ ≤ 0,2) и Y2Fe17 Y₂Fe₁₇ (Y₂–xHfxFe₁₇, 0 ≤ x ≤ 1,3). Методом монокристалла впервые изучено кристаллическую структуру соединения Hf₀,₉₃Fe₂ СТ MgZn₂, ПГ P6₃/mmc, СП hP12, a = = 0,49440(7) nm, c = 0,8066(2) nm). Исследовано водородосорбционные свойства сплавов состава Y₁–₂Hf₂Fe₃ – структура фаз Лавеса С15, Y₁–₂HfxFe₃ – структурный тип PuNi₃ и (Hf₁–₂Y₂)₂Fe – структурный тип Ti₂Ni. Interaction of components in the Y–Hf–Fe ternary system has been studied and isothermal section of the phase diagram at 800°C has been built. The length of substitution solid solutions on the basis of binary YFe₃ (Y₁–₂Hf₂Fe₃, 0 ≤ x ≤ ≤ 0,2) and Y₂Fe₁₇ (Y₂–xHfxFe₁₇, 0 ≤ x ≤ 1,3) has been determined. The crystal structure of the Hf0.93Fe2 compoundHf₀,₉₃Fe₂ (СТ MgZn₂, ПГ P6₃/mmc, СП hP12, a = = 0,49440(7) nm, c = 0,8066(2) nm) has been studied for the first time with the use of the single crystal method. Hydrogen absorption properties of alloys of Y₁–₂Hf₂Fe₃ (Laves phase structure С15), Y₁–₂HfxFe₃ (PuNi₃ structure type) and(Hf₁–₂Y₂)₂Fe (structure type Ti₂Ni) have been studied. uk Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України Фізико-хімічна механіка матеріалів Фазові рівноваги в системі Y–Hf–Fe та воденьсорбційні властивості сплавів Фазовые равновесия в системе Y–Hf–Fe и водородсорбционные свойства сплавов Phase equilibria in the Y–Hf–Fe system and hydrogenation properties of alloy Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Фазові рівноваги в системі Y–Hf–Fe та воденьсорбційні властивості сплавів |
| spellingShingle |
Фазові рівноваги в системі Y–Hf–Fe та воденьсорбційні властивості сплавів Левицький, В.О. Бабіжецький, В.С. М’якуш, О.Р. Ковальчук, І.В. Рябов, О.Б. Котур, Б.Я. |
| title_short |
Фазові рівноваги в системі Y–Hf–Fe та воденьсорбційні властивості сплавів |
| title_full |
Фазові рівноваги в системі Y–Hf–Fe та воденьсорбційні властивості сплавів |
| title_fullStr |
Фазові рівноваги в системі Y–Hf–Fe та воденьсорбційні властивості сплавів |
| title_full_unstemmed |
Фазові рівноваги в системі Y–Hf–Fe та воденьсорбційні властивості сплавів |
| title_sort |
фазові рівноваги в системі y–hf–fe та воденьсорбційні властивості сплавів |
| author |
Левицький, В.О. Бабіжецький, В.С. М’якуш, О.Р. Ковальчук, І.В. Рябов, О.Б. Котур, Б.Я. |
| author_facet |
Левицький, В.О. Бабіжецький, В.С. М’якуш, О.Р. Ковальчук, І.В. Рябов, О.Б. Котур, Б.Я. |
| publishDate |
2011 |
| language |
Ukrainian |
| container_title |
Фізико-хімічна механіка матеріалів |
| publisher |
Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Фазовые равновесия в системе Y–Hf–Fe и водородсорбционные свойства сплавов Phase equilibria in the Y–Hf–Fe system and hydrogenation properties of alloy |
| description |
Методами рентгенофазового, рентгеноструктурного та локального рентгеноспектрального аналізів досліджено взаємодію компонентів у потрійній системі Y–Hf–Fe та побудовано ізотермічний переріз діаграми стану при 800°С. Встановлено протяжність твердих розчинів заміщення на основі бінарних сполук YFe₃ (Y₁–₂Hf₂Fe₃, 0 ≤ x ≤ ≤ 0,2) та Y₂Fe₁₇ (Y₂–xHfxFe₁₇, 0 ≤ x ≤ 1,3). Методом монокристала вперше уточнено кристалічну структуру сполуки Hf₀,₉₃Fe₂ (СТ MgZn₂, ПГ P6₃/mmc, СП hP12, a = = 0,49440(7) nm, c = 0,8066(2) nm). Досліджено воденьсорбційні властивості сплавів складу Y₁–₂Hf₂Fe₃ зі структурою фази Лавеса С15, Y₁–₂HfxFe₃ зі структурою типу PuNi₃та (Hf₁–₂Y₂)₂Fe зі структурою типу Ti₂Ni.
Исследовано взаимодействие компонентов в тернарной системе Y–Hf–Fe и построено изотермическое сечение диаграммы состояния при 800°С. Определено протяжение твердых растворов замещения на основе бинарных соединений YFe₃ (Y₁–₂Hf₂Fe₃, 0 ≤ x ≤ ≤ 0,2) и Y2Fe17 Y₂Fe₁₇ (Y₂–xHfxFe₁₇, 0 ≤ x ≤ 1,3). Методом монокристалла впервые изучено кристаллическую структуру соединения Hf₀,₉₃Fe₂ СТ MgZn₂, ПГ P6₃/mmc, СП hP12, a = = 0,49440(7) nm, c = 0,8066(2) nm). Исследовано водородосорбционные свойства сплавов состава Y₁–₂Hf₂Fe₃ – структура фаз Лавеса С15, Y₁–₂HfxFe₃ – структурный тип PuNi₃ и (Hf₁–₂Y₂)₂Fe – структурный тип Ti₂Ni.
Interaction of components in the Y–Hf–Fe ternary system has been studied and isothermal section of the phase diagram at 800°C has been built. The length of substitution solid solutions on the basis of binary YFe₃ (Y₁–₂Hf₂Fe₃, 0 ≤ x ≤ ≤ 0,2) and Y₂Fe₁₇ (Y₂–xHfxFe₁₇, 0 ≤ x ≤ 1,3) has been determined. The crystal structure of the Hf0.93Fe2 compoundHf₀,₉₃Fe₂ (СТ MgZn₂, ПГ P6₃/mmc, СП hP12, a = = 0,49440(7) nm, c = 0,8066(2) nm) has been studied for the first time with the use of the single crystal method. Hydrogen absorption properties of alloys of Y₁–₂Hf₂Fe₃ (Laves phase structure С15), Y₁–₂HfxFe₃ (PuNi₃ structure type) and(Hf₁–₂Y₂)₂Fe (structure type Ti₂Ni) have been studied.
|
| issn |
0430-6252 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/138396 |
| citation_txt |
Фазові рівноваги в системі Y–Hf–Fe та воденьсорбційні властивості сплавів / В.О. Левицький, В.С. Бабіжецький, О.Р. М’якуш, І.В. Ковальчук, О.Б. Рябов, Б.Я. Котур // Фізико-хімічна механіка матеріалів. — 2011. — Т. 47, № 6. — С. 94-100. — Бібліогр.: 28 назв. — укp. |
| work_keys_str_mv |
AT levicʹkiivo fazovírívnovagivsistemíyhffetavodenʹsorbcíinívlastivostísplavív AT babížecʹkiivs fazovírívnovagivsistemíyhffetavodenʹsorbcíinívlastivostísplavív AT mâkušor fazovírívnovagivsistemíyhffetavodenʹsorbcíinívlastivostísplavív AT kovalʹčukív fazovírívnovagivsistemíyhffetavodenʹsorbcíinívlastivostísplavív AT râbovob fazovírívnovagivsistemíyhffetavodenʹsorbcíinívlastivostísplavív AT koturbâ fazovírívnovagivsistemíyhffetavodenʹsorbcíinívlastivostísplavív AT levicʹkiivo fazovyeravnovesiâvsistemeyhffeivodorodsorbcionnyesvoistvasplavov AT babížecʹkiivs fazovyeravnovesiâvsistemeyhffeivodorodsorbcionnyesvoistvasplavov AT mâkušor fazovyeravnovesiâvsistemeyhffeivodorodsorbcionnyesvoistvasplavov AT kovalʹčukív fazovyeravnovesiâvsistemeyhffeivodorodsorbcionnyesvoistvasplavov AT râbovob fazovyeravnovesiâvsistemeyhffeivodorodsorbcionnyesvoistvasplavov AT koturbâ fazovyeravnovesiâvsistemeyhffeivodorodsorbcionnyesvoistvasplavov AT levicʹkiivo phaseequilibriaintheyhffesystemandhydrogenationpropertiesofalloy AT babížecʹkiivs phaseequilibriaintheyhffesystemandhydrogenationpropertiesofalloy AT mâkušor phaseequilibriaintheyhffesystemandhydrogenationpropertiesofalloy AT kovalʹčukív phaseequilibriaintheyhffesystemandhydrogenationpropertiesofalloy AT râbovob phaseequilibriaintheyhffesystemandhydrogenationpropertiesofalloy AT koturbâ phaseequilibriaintheyhffesystemandhydrogenationpropertiesofalloy |
| first_indexed |
2025-11-24T16:42:58Z |
| last_indexed |
2025-11-24T16:42:58Z |
| _version_ |
1850486770450300928 |
| fulltext |
94
Ô³çèêî-õ³ì³÷íà ìåõàí³êà ìàòåð³àë³â. – 2011. – ¹ 6. – Physicochemical Mechanics of Materials
УДК 546.3–19’11
ФАЗОВІ РІВНОВАГИ В СИСТЕМІ Y–Hf–Fe ТА ВОДЕНЬСОРБЦІЙНІ
ВЛАСТИВОСТІ СПЛАВІВ
В. О. ЛЕВИЦЬКИЙ 1, В. С. БАБІЖЕЦЬКИЙ 1, О. Р. М’ЯКУШ 1,
І. В. КОВАЛЬЧУК 2, О. Б. РЯБОВ 2, Б. Я. КОТУР 1
1 Львівський національний університет ім. Івана Франка;
2 Фізико-механічний інститут ім. Г. В. Карпенка НАН України, Львів
Методами рентгенофазового, рентгеноструктурного та локального рентгеноспект-
рального аналізів досліджено взаємодію компонентів у потрійній системі Y–Hf–Fe
та побудовано ізотермічний переріз діаграми стану при 800°С. Встановлено протяж-
ність твердих розчинів заміщення на основі бінарних сполук YFe3 (Y1–xHfxFe3, 0 ≤ x ≤
≤ 0,2) та Y2Fe17 (Y2–xHfxFe17, 0 ≤ x ≤ 1,3). Методом монокристала вперше уточнено
кристалічну структуру сполуки Hf0,93Fe2 (СТ MgZn2, ПГ P63/mmc, СП hP12, a =
= 0,49440(7) nm, c = 0,8066(2) nm). Досліджено воденьсорбційні властивості сплавів
складу Y1–xHfxFe2 зі структурою фази Лавеса С15, Y1–xHfxFe3 зі структурою типу
PuNi3 та (Hf1–xYx)2Fe зі структурою типу Ti2Ni.
Ключові слова: фазові рівноваги, кристалічна структура, металогідриди.
Вивчення фазових рівноваг в системі Y–Hf–Fe є частиною систематичного
дослідження систем R–{Ti,Zr, Hf}–М (R – рідкісноземельний метал, М – 3d-ме-
тал) для пошуку нових інтерметалічних сполук, які можуть використовуватись як
ефективні акумулятори водню.
Серед потрійних систем R–{Ti, Zr, Hf}–М діаграми фазових рівноваг у повно-
му концентраційному інтервалі побудовані лише для систем Y–Ti–Fe при 600°С,
Y–Ti–Ni при 500°С, Gd–Zr–Fe при 800°С та для Gd–Ti–Fe при 1100°С в області
0,7…1,0 at.% Fe [1–4]. Досліджено характер взаємодії компонентів та водень-
сорбційні властивості сплавів систем Er–Ti–Fe та Y–Zr–{Ni, Cu} при 600°С [6, 7].
В інших системах вивчались лише структура та фізичні властивості сплавів
R2–xR′xM17; R1–xR′xM3; R1–xR′xM2 (R – рідкісноземельний метал; R′– гідридотвірний
метал (Ti, Zr, Hf), М – 3d-метал) та їх гідридів [8–11]. Зокрема, воденьсорбційні
властивості та структурні характеристики отримали для елементарних дигідридів
HfH2 та YH2 (тип CaF2), тригідриду YH3 (тип HoH3) [12], а також для гідридів ря-
ду бінарних сполук, існуючих в системі Y–Hf–Fe: YFe2, YFe3, Y6Fe23,Y2Fe17, Hf2Fe.
Водночас виявлено, що HfFe2 не поглинає водень [13]. Проте можна припустити,
що, з огляду на хімічну спорідненість та параметри комірки кубічних фаз Лавеса
HfFe2 та ZrFe2, гідрид фази HfFe2 можна синтезувати за надвисоких тисків. Нап-
риклад, гідрид ZrFe2H3,5 синтезували при 80°С за тиску вище 1,1 GPa, а розклад
гідриду спостерігали за тиску 35 МРа [15].
Для уточнення та перевірки літературних даних, а також для фазового аналі-
зу синтезували 60 сплавів. Зразки готували сплавлянням шихти з вихідних ком-
понентів високої чистоти (≥99,9 mass.%) методом електродугової плавки в атмо-
сфері очищеного аргону. Для гомогенізації сплавів їх відпалювали у вакуумова-
них кварцових ампулах за температури 800°С впродовж 720 h.
Контактна особа: І. В. КОВАЛЬЧУК, e-mail: kovalchuk@ipm.lviv.ua
95
Гідриди синтезували за кімнатної температури під тиском водню 120 kPа в
автоклаві після попередньої активації зразків у вакуумі при 350…400°С. Харак-
теристики абсорбції водню синтезованих сплавів визначали стандартним мано-
метричним методом у постійному об’ємі.
Фазовий аналіз сплавів проводили за масивом результатів дифракції рентге-
нівського випромінювання, одержаних з дифрактометра ДРОН-2,0 (FeKα-випро-
мінювання). Уточнювали кристалічну структуру сполук методом порошку, деякі
– методами порошку і монокристала, використовуючи програму WinCSD [16].
Для підтвердження протяжності твердих розчинів разом з результатами рентге-
нівської дифракції враховувалися дані рентгеноспектрального (EDX) аналізу.
За результатами рентгенофазового та рентгеноспектрального (EDX) аналізів
сплавів побудовано ізотермічний переріз діаграми стану системи Y–Hf–Fe при
800°С (рис. 1).
Рис. 1. Ізотермічний переріз діаграми стану системи
Y–Hf–Fe при 800°С.
Fig. 1. Isothermal section of the Y–Hf–Fe phase diagram at 800°С.
За температури відпалу 800°С в досліджуваній системі підтверджено існу-
вання семи бінарних сполук – Hf2Fe; α-HfFe2; λ-HfFe2; YFe2; YFe3; Y6Fe23; Y2Fe17
(табл. 1). Тернарних сполук не виявлено. Встановлено межі протяжності твердих
розчинів на основі бінарних сполук: YxHf0,93(1)+хFe2 (0 ≤ x ≤ 0,07) (СТ MgZn2, ПГ
P63/mmc); Y1–xHfxFe3 (0 ≤ x ≤ 0,2) (СТ PuNi3, ПГ R 3 m); Y2–xHfxFe17 (0 ≤ x ≤ 1,3) (СТ
Th2Ni17, ПГ P63/mmc). Кристалографічні характеристики фаз у системі Y–Hf–Fe
подані в таблиці 1. Графіки зміни періодів та об’єму елементарної комірки для
твердого розчину Y2–xHfxFe17 (0 ≤ x ≤ 1,3) зображено на рис. 2.
96
Таблиця 1. Кристалографічні характеристики фаз у системі Y–Hf–Fe
Періоди ґратки, nm Фаза СТ СП ПГ a c Літ.
α-Y Mg hP2 P63/mmc 0,36474 0,57303 [17]
α-Hf Mg hP2 P63/mmc 0,31883 0,50422 [17]
α-Fe W cI2 Im 3 m 0,28665 [17]
Hf2Fe Ti2Ni cF96 Fd 3 m 1,20246
1,2024(1) [18]
*
α-HfFe2 MgCu2 cF24 Fd 3 m 0,7023
0,7021(1) [18–20]
*
β-HfFe2 MgNi2 hP24 P63/mmc 0,4968 1,6167 [20, 21]
λ-HfFe2
0,4968
0,49464(3)
0,49440(7)
0,8098
0,80518(8)
0,8066(2)
[20, 22]
*
*
YxHf0,93+xFe2,
0 ≤ x ≤ 0,07
MgZn2 hP12 P63/mmc
0,4975(2) 0,8104(5) *
YFe2 MgCu2 cF24 Fd 3 m 0,7355
0,73445(3) [23]
*
YFe3
0,5137
0,5095(1)
2,461
2,439(1)
[24]
*
Y1–xFe3Hfx,
0 ≤ x ≤ 0,2
PuNi3 hR36 R 3 m
0,5043(1) 2,425(1) *
Y6Fe23 Th6Mn23 cF116 Fm 3 m 1,2084
1,2072(3) [25]
*
α-Y2Fe17
0,84659
0,84569(6)
0,83232
0,83095(9)
[22, 26]
*
Y2-xFe17Hfx
0 ≤ x≤ 1,3
Th2Ni17 hP38 P63/mmc
0,8439(4) 0,8289(5) *
β-Y2Fe17 Th2Zn17 hR57 R 3 m 0,85003 1,24294 [23]
* – результати дослідження.
Рис. 2. Зміна періодів та об’єму елементарної
комірки для твердого розчину
Y2–xHfxFe17 (0 ≤ x ≤ 1,3).
Fig. 2. Changes of lattice parameters and unit
cell volume for the Y2–xHfxFe17 (0 ≤ x ≤ 1.3)
solid solution.
Для фази HfFe2 характерний концент-
раційний поліморфізм [18]. За темпера-
тури відпалу 800°С підтвердили співіс-
нування кубічної фази Лавеса λ2-HfFe2
(СТ MgCu2, ПГ 3Fd m ) та гексагональної
λ1-HfFe2 (СТ MgZn2, ПГ P63/mmc). Мето-
дом монокристала уточнили структуру
для концентраційної модифікації сполу-
97
ки λ1-HfFe2, складу Hf0,93(1)Fe2: СТ MgZn2, (а = 0,49440(7) nm, с = 0,8066(2) nm, R1 =
= 0,022 (wR2 = 0,046)). Координати атомів наведено у табл. 2, результати уточ-
нення – в табл. 3, а значення анізотропних параметрів теплового коливання атомів –
у табл. 4.
Таблиця 2. Координати та параметри коливання атомів у структурі Hf0,93(1)Fe2
Атом ПСТ G x y z Ueq / Uiso
Hf 4f 0,93(1) 2/3 1/3 0,5627(1) 0,0091(8)
Fe1 6h 1,00 0,3382(6) 0,1691(3) 1/4 0,0104(4)
Fe2 2a 1,00 0 0 1/2 0,0097(9)
Таблиця 3. Кристалохімічні характеристики, деталі зйомки та уточнення
кристалічної структури сполуки Hf0,93(1)Fe2
Емпірична формула
Структурний тип
Просторова група, символ Пірсона
Параметри елементарної комірки, a (nm)
c (nm)
Об’єм елементарної комірки, V (nm3)
Обчислена густина, g (cm–3)
Коефіцієнт абсорбції (cm–1)
Розмір кристала (mm3)
Випромінювання та довжина хвилі, nm
Дифрактометр
Кількість уточнюваних параметрів
Уточнення
2θmax та (sinθ / λ)max
h, k, l
Кількість рефлексів
Кількість незалежних рефлексів
Кількість рефлексів з Io≥2σ(Io)
Кінцевий R1
a/ фактор (для всіх даних R1
a/)
Ваговий wR2
b/ фактор (wR2
b/ для всіх даних)
Коефіцієнт екстинкції
Фактор добротності
Найбільша/найменша залишкова електронна
густина (e–/Å–3)
Hf0,93(1)Fe2
MgZn2
P63/mmc (№ 194), hP22
0,49440(7)
0,8066(2)
0,17074(5)
11,29
76,79
0,12 ×0,07 × 0,05
Mo Kα, 0,071069
Stoe IPDS II
12
F 2
57,92; 0,681
–6< h <6; –5< k <6; –10< l <11
1078
106 (Rint = 0,033)
99(Rσ = 0,014)
0,022 (0,026)
0,046 (0,048)
0,006(1)
1,1
1,07 / –0,88
Примітка: a/ – R1(F) = [Σ(|Fo| – |Fc|)] / Σ|Fo|;
b/ – wR2(F 2) = [Σ[w(Fo
2 – Fc
2)2 / Σ[w(Fo
2)2]]1/2;
[ w–1 = σ2(Fo)2 + (0,010P)2 + 7,443P], де P = (Fo
2 + 2Fc
2) / 3.
Таблиця 4. Анізотропні параметри зсуву атомів (Å2) у структурі Нf0,93(1)Fe2
Атом U11 U22 U33 U13
Hf 0,0098(4) 0,0098(4) 0,0118(5) 0,0049(2)
Fe1 0,008(1) 0,008(1) 0,010(1) 0,0042(6)
Fe2 0,010(1) 0,010(1) 0,009(2) 0,0049(6)
Примітка: U23 = U13 = 0.
98
Аналіз міжатомних відстаней (табл. 5) засвідчує добру кореляцію цих зна-
чень із сумами атомних радіусів компонентів.
Таблиця 5. Міжатомні відстані (δ) та координаційні числа (КЧ) атомів
у структурі Нf0,93(1)Fe2
Атоми δ (Å) КЧ Атоми δ (Å) КЧ
Hf1 – 3Fe1 2,888(1) 16 Fe1 – 2Fe1 2,436(4) 12
Hf1 – 6Fe1 2,8971(6) Fe1 – 2Fe2 2,483(1)
Hf1 – 3Fe2 2,8989(4) Fe1 – 2Fe1 2,508(4)
Hf1 – 4Hf1 3,0283(7) Fe1 – 2Hf1 2,888(1)
Fe2 – 6Fe1 2,483(1) 12 Fe1 – 4Hf1 2,8971(6)
Fe2 – 6Hf1 2,8989(4)
Серед семи бінарних сполук системи Y–Hf–Fe, показаних на рис. 1, п’ять
поглинають водень – це всі сполуки ітрію та Hf2Fe. Наводнювання HfFe2, судячи
з ізоструктурності та хімічної спорідненості зі сполукою ZrFe2, вимагає тисків
суттєво вище 1 кbаr. Серед псевдобінарних сполук, які існують в системі Y–Hf–Fe,
цікавими є сполуки (Y1–xHfx)Fe2, (Y1–xHfx)Fe3 та (Y1–xHfx)2Fe17. Наводнювали ряди
цих сполук за тиску водню 1,2 bar та отримали гідриди волюметрично визначе-
них складів, а саме: Y0,8Hf0,2Fe2Н2,8, Y0,8Hf0,2Fe3H2,5 та YHfFe17H2,9. Слід зазначи-
ти, що лише для сполуки Y0,8Hf0,2Fe3H2,5 одержано кристалічний гідрид (рис. 3),
інші були фактично повністю аморфізовані. Структурні параметри металевої
матриці цього гідриду наведені у табл. 6. В уточненні введено припущення, що
гафній заповнює виключно позицію 6с. Таке заповнення дало найкраще узго-
дження моделі з експериментальними даними.
Рис. 3. Дифрактограма гідриду Y0,8Hf0,2Fe3H2,5 (CuKα-випромінювання):
ПГ R 3 m, a = 0,5295(7) nm; c = 2,591(4) nm.
Fig. 3. X-ray diffraction pattern for the Y0.8Hf0.2Fe3H2.5 hydride (CuKα-radiation);
SG R 3 m, a = 0.5295(7) nm; c = 2.591(4) nm.
99
Таблиця 6. Cтруктура металевої матриці гідриду Y0,8Hf0,2Fe3H2,5
Атом Позиція x y z G BISO
Y1 3a 0 0 0 1,0(–) 1,00(11)
Y2 0,31(2)
Hf2
6c 0 0 0,1381(7)
0,69(2)
1,0(8)
Fe1 3b 0 0 1/2 1,0(–) 1,98(11)
Fe2 6c 0 0 0,3279(11) 1,0(–) 1,00(11)
Fe3 18h 0,506 –x 0,0790(8) 1,0(–) 0,53(10)
Нещодавно досліджували низку псевдобінарних сполук La0,5Ce0,5Ni4Co [27]
та ZrFe1,98Al0,02 [28], для яких модифікування складів призводить до суттєвих
змін воденьсорбційних властивостей, але при цьому кристалічність матеріалу
зберігається. Відзначимо, що там відбувається заміна активного гідридотвірного
металу La на хімічно споріднений Ce, або заміна неактивних металів Ni на Co або
Fe на Al. У досліджуваних матеріалах заміна Ітрію на Гафній призводить до того,
що через відмінність властивостей ці метали дають різне розширення комірки в
околі кожного атома, що врешті спричиняє втрату кристалічності.
ВИСНОВКИ
Методами рентгенофазового, рентгеноструктурного та локального рентгено-
спектрального аналізів досліджено взаємодію компонентів у потрійній системі
Y–Hf–Fe та побудовано ізотермічний переріз діаграми стану при 800°С. Встанов-
лено протяжність твердих розчинів заміщення на основі бінарних сполук YFe3
(Y1–xHfxFe3, 0 ≤ x ≤ 0,2) та Y2Fe17 (Y2–xHfxFe17, 0 ≤ x ≤ 1,3). Синтезовано ряд насиче-
них гідридів за кімнатної температури та тиску 1 atm. Показано, що більшість гід-
ридів частково чи повністю аморфізуються під час наводнювання. Зокрема, вдалося
отримати гідриди складу Y0,8Hf0,2Fe2H2,8 зі структурою типу MgCu2 та Y0,8Hf0,2Fe3H2,5
зі структурою типу PuNi3 , для яких встановлено параметри елементарної комірки.
РЕЗЮМЕ. Исследовано взаимодействие компонентов в тернарной системе Y–Hf–Fe
и построено изотермическое сечение диаграммы состояния при 800°С. Определено протя-
жение твердых растворов замещения на основе бинарных соединений YFe3 (Y1–xHfxFe3,
0 ≤ x ≤ 0,2) и Y2Fe17 (Y2–xHfxFe17, 0 ≤ x ≤ 1,3). Методом монокристалла впервые изучено
кристаллическую структуру соединения Hf0,93Fe2 (СТ MgZn2, ПГ P63/mmc, СП hP12, a =
= 0,49440(7) nm, c = 0,8066(2) nm). Исследовано водородосорбционные свойства сплавов
состава Y1–xHfxFe2 – структура фаз Лавеса С15, Y1–xHfxFe3 – структурный тип PuNi3 и
(Hf1–xYx)2Fe – структурный тип Ti2Ni.
SUMMARY. Interaction of components in the Y–Hf–Fe ternary system has been studied
and isothermal section of the phase diagram at 800°C has been built. The length of substitution
solid solutions on the basis of binary YFe3 (Y1–xHfxFe3, 0 ≤ x ≤ 0.2) and Y2Fe17 (Y2-xHfxFe17,
0 ≤ x ≤ 1.3) has been determined. The crystal structure of the Hf0.93Fe2 compound (ST MgZn2,
SG P63/mmc, PS hP12, a = 0.49440(7) nm, c = 0.8066(2) nm) has been studied for the first time
with the use of the single crystal method. Hydrogen absorption properties of alloys of Y1–xHfxFe2
(Laves phase structure С15), Y1–xHfxFe3 (PuNi3 structure type) and (Hf1–xYx)2Fe (structure type
Ti2Ni) have been studied.
1. Liu Zh., Jin Zh., and Xia Ch. 873 K Isothermal Section of Phase Diagram for Y–Fe–Ti
Ternary System // Scripta Materialia. – 1997. – 37. – P. 1129–1134.
2. Gupta K. P. Ni–Ti–Y (Nickel–Titanum–Yttrium) System // J. Phase. Equil. Diff. – 2009.
– 30. – P. 402–405.
3. Zinkevich M., Mattern N., and Bacher I. Experimental and thermodynamic assessment of
Fe–Gd–Zr system // Z. Metallkd. – 2002. – 93. – P. 186–198.
100
4. Huo G. Y. Phase relation in the Fe-rich region of the Gd–Fe–Ti system at 1373 K // J. Alloys
Compounds. – 1998. – 268. – P. 152–154.
5. Фазові рівноваги в системі Er–Fe–Ti та воденьсорбційні властивості сплавів ErFe2–xMx
(M = Ti, V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, Mo) / О. М’якуш, Г. Мартинюк, Ю. Вербовицький та ін.
// Вісник Львів. ун-ту. Серія хім. – 2006. – 47. – С. 25–30.
6. Verbovytsky Yu., Myakush O., and Kotur B. The Y–Zr–Ni system at 600°C and crystal
structure of the R0,25Zr0,75Ni2 phase // Тези доп. XVII Українська конф. з неорганічної
хімії (15–19 вересня 2008 р.). – Львів, 2008. – С. 253.
7. Myakush O., Myronenko P., and Kotur B. X-ray investigation of the Y–Zr–Ni at 870 K
// XVI Int. Seminar on Physics and Chemistry of Solids. – Lviv, 2010. – P. 56.
8. Burso E. and Teteanu R. Magnetic properties of (Y1–xZrx)Co3 compounds // Solid State
Commun. – 1993. – 86. – P. 493–496.
9. Kobayashi K. and Kanematsu K. Magnetic properties and crystal structure of Laves phase
(YxZr1–x)Fe2 and their hydrides // J. Phys. Soc. Jpn. – 1986. – 55. – P. 1336–1340.
10. Hydrogen absorption and kinetic studies in Zr0,2Ho0,8Fe2 / T. R. Kesavan, S. Ramaprabhu,
K. V. S. Rama Rao et. al. // J. Alloys Compounds. – 1996. – 244. – P. 164–169.
11. Hydrogenation of pseudo-binary Ho1–xMxFe2 compound (M = Zr, Hf; 0 < x < 0,2) / I. V. Ko-
val’chuck, A. B. Riabov, O. R. Myakush et al. // Int. Symposium “Metal-Hydrogen Systems.
Fundamental and Application”. – Moscow, 2010. – P. 180.
12. Яртись В. А., Рябов О. Б., Лотоцький М. В. Матеріалознавство та структурна хімія ін-
терметалічних гідридів. – Львів, 2006. – 208 с.
13. Mukai D., Miyata H., and Aoki K. Hydrogen absorption and desorption properties of Hf-
based intermetallic compounds // J. Alloys Compounds. – 1999. – 293–295. – P. 417–420.
14. Synthesis of novel deuterides in several Laves phases by using gaseous deuterium under higt
pressure / S. M. Filipek, V. Paul-Boncour, A. Percheron Guegan et al. // J. of Physic:
Condensed Matter. – 2008. – 14, № 44. – P. 11261–11264.
15. Sivov R. B., Zotov T. A., and Verbetsky V. N. Hydrogen sorption properties of ZrFex (1.9 ≤x ≤
≤ 2.5) alloys // Int. J. Hydrogen Energy. – 2011. – 36. – P. 1355–1358.
16. Use of the CSD program package for structure determination from powder data / L. G. Aksel-
rud, P. Yu. Zavalii, Yu. N. Grin et al. // Mater. Sci. Forum. – 1993. – 133–136. – P. 335–340.
17. Villars P. Pearson’s Handbook. Desk Edition // Materials Park (OH). ASM International.
– 1997. – 1, 2. – P. 2886.
18. Refinement of the crystal structure of Hf2Fe / B. Cekic, B. Prelesnik, S. Koicki et al. // J.
Less-Common Metals. – 1991. – 171. – P. 9–15.
19. Ikeda K. Crystal structure of Hf-Fe compounds // Z. Metallkunde. – 1977. – 68. – P. 195–198.
20. Von Keitz A., Sauthoff G., and Neumann P. Laves Phases for Higt Temperatures-Structure,
Stability and Constitution // Z. Metallkd. – 1998. – 89. – P. 803.
21. Elliot R. P. Laves type phases of Hafnium // Trans. Am. Soc. Metals. – 1961. – Vol. 53.
– P. 321–329.
22. Bushow K. H., van Engen P. G., and Jongenbreur R. Magneto-optical properties of metallic
ferromagnetic materials // J. Magn. Magn. Mater. – 1983. – 38. – P. 1–22.
23. Dwight A. E. Factors controlling the occurrence of Laves phases and AB5 compounds
among transition elements // Trans. ASM. – 1961. – 53. – P. 479–500.
24. Bushow K. H. Intermetallic compounds of Rare-Earth and 3d transition metals // Rep. Prog.
Phys. – 177. – 40. – P. 1179–1256.
25. Bayer G. and Wallace W. Thermodynamic, kinetic, structural, and surface studies of
Y6Fe23–xMnx alloys and their hydrides // J. Phys. Chem. – 1984. – 88. – P. 3220–3224.
26. Real disorder crystal structure and Curie temperature of intermetallic compounds
Y2Fe17–xMex (M = Si or Al) / V. Voronin, I. Berger, A. Kuchin et al. // J. Alloys and com-
pounds. – 2001. – 315. – P. 82–89.
27. Synchotron diffraction studies and thermodynamics of hydrogen absorption-desorption
processes in La0,5Ce0,5Ni4Co / A. B. Riabov, R. V. Denys, J. P. Maehlen et al. // J. Alloys and
compounds. – 2011. – 509. – P. 844–848.
28. Higt pressure in situ diffraction studies of metal-hydrogen systems / V. A. Yartys, R. V. Denys,
and C. J. Webb // J. Alloys and compounds. – 2001. – 509. – P. 817–822.
Одержано 21.09.2011
|