Структурные превращения в цинксодержащих сплавах на основе антимонида Mn₂Sb при термобарических воздействиях
Исследован процесс структурного фазового превращения "тетрагональная → кубическая + гексагональная" в сплавах Mn2–xZnxSb (x ≤ 0.2) при наложении постоянного квазигидростатического давления P = 7 ГПа и изменениях температуры термобарической обработки от 300 до 2400 К. Установлены особенност...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Физика и техника высоких давлений |
|---|---|
| Дата: | 2009 |
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України
2009
|
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/69154 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Структурные превращения в цинксодержащих сплавах на основе антимонида Mn₂Sb при термобарических воздействиях / В.М. Рыжковский, В.С. Гончаров, В.П. Дымонт, В.И. Митюк // Физика и техника высоких давлений. — 2009. — Т. 19, № 1. — С. 145-150. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860062968630214656 |
|---|---|
| author | Рыжковский, В.М. Гончаров, В.С. Дымонт, В.П. Митюк, В.И. |
| author_facet | Рыжковский, В.М. Гончаров, В.С. Дымонт, В.П. Митюк, В.И. |
| citation_txt | Структурные превращения в цинксодержащих сплавах на основе антимонида Mn₂Sb при термобарических воздействиях / В.М. Рыжковский, В.С. Гончаров, В.П. Дымонт, В.И. Митюк // Физика и техника высоких давлений. — 2009. — Т. 19, № 1. — С. 145-150. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Физика и техника высоких давлений |
| description | Исследован процесс структурного фазового превращения "тетрагональная → кубическая + гексагональная" в сплавах Mn2–xZnxSb (x ≤ 0.2) при наложении постоянного квазигидростатического давления P = 7 ГПа и изменениях температуры термобарической обработки от 300 до 2400 К. Установлены особенности и характер структурной перестройки при указанных термобарических воздействиях.
Досліджено процес структурного фазового перетворення «тетрагональна → кубічна + + гексагональна» в сплавах Mn2–xZnxSb (x ≤ 0.2) при накладенні постійного квазігідростатичного тиску P = 7 GPa і змінах температури термобаричної обробки від 300 до 2400 K. Встановлено особливості і характер структурної перебудови при вказаних термобаричних діях.
The process of structural tetragonal → cubic + hexagonal phase transformation in Mn2–xZnxSb alloys (x ≤ 0.2) under constant quasi-hydrostatic pressure of 7 GPa application and thermobaric treatment temperature change from 300 to 2400 K has been investigated. Features and character of structural transformation under the influence of hot pressing have been determined.
|
| first_indexed | 2025-12-07T17:05:20Z |
| format | Article |
| fulltext |
Физика и техника высоких давлений 2009, том 19, № 1
145
PACS: 61.50.Ks
В.М. Рыжковский, В.С. Гончаров, В.П. Дымонт, В.И. Митюк
СТРУКТУРНЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ В ЦИНКСОДЕРЖАЩИХ СПЛАВАХ
НА ОСНОВЕ АНТИМОНИДА Mn2Sb ПРИ ТЕРМОБАРИЧЕСКИХ
ВОЗДЕЙСТВИЯХ
ГО «НПЦ НАН Беларуси по материаловедению»
ул. П. Бровки, 19, г. Минск, 220072, Беларусь
Исследован процесс структурного фазового превращения «тетрагональная → ку-
бическая + гексагональная» в сплавах Mn2–xZnxSb (x ≤ 0.2) при наложении посто-
янного квазигидростатического давления P = 7 GPa и изменениях температуры
термобарической обработки от 300 до 2400 K. Установлены особенности и ха-
рактер структурной перестройки при указанных термобарических воздействиях.
Известно, что антимонид Mn2Sb с тетрагональной кристаллической
структурой типа Cu2Sb (пространственная группа Р4/nmm, С38) при воздей-
ствии высокого давления (P = 7 GPa) и температуры (T = 2300 K) испытыва-
ет структурное превращение «тетрагональная → кубическая + гексагональ-
ная». Пространственная группа кубической фазы – Рm3m (221) [1], гексаго-
нальной – Р63/mmс (194) с частично заполненными марганцем бипирами-
дальными междоузлиями [2]. Гексагональную структуру термобарически
обработанного антимонида Mn2Sb следует рассматривать как промежуточ-
ную между типами NiAs и Ni2In, поскольку эти структуры относятся к од-
ной и той же пространственной группе и различаются только степенью за-
полнения междоузлий (в первой они вакантны, во второй заполнены). Таким
образом, указанное полиморфное превращение в первом приближении (не
исключается небольшая вариация состава) можно описать схемой: тетраго-
нальная (Mn2Sb) → кубическая (Mn3Sb) + гексагональная (MnSb). После
термобарической обработки двухфазное состояние при комнатной темпера-
туре является метастабильным и разрушается при нагревании выше 450 K с
возвратом к исходной тетрагональной структуре.
Характерно, что если соединение Mn2Sb в магнитном отношении представ-
ляет собой ферримагнетик со значительной намагниченностью насыщения
(≈ 42 Gs·сm3/g), то фазы высокого давления практически не имеют результи-
рующего магнитного момента (≈ 1 Gs·сm3/g). Это обстоятельство позволяет ис-
Физика и техника высоких давлений 2009, том 19, № 1
146
пользовать магнитные измерения, наряду с рентгеноструктурным анализом,
для идентификации рассматриваемого превращения в P–T-координатах.
Аналогичное термобарически индуцированное превращение происходит
и в ряде изоструктурных твердых растворов замещения на основе антимо-
нида марганца при сравнительно небольших (10–15%) концентрациях заме-
щающего элемента, например в Mn2–xCrxSb [3].
Выполненные нами рентгенографические и магнитные измерения термо-
барически обработанных образцов Mn2–xZnxSb (x ≤ 0.2) показали, что в этих
сплавах происходят такие же структурные изменения. В настоящей статье
сообщаются некоторые результаты проведенных измерений. В частности, на
примере сплава Mn1.9Zn0.1Sb прослежен процесс указанной структурной пе-
рестройки с последовательным увеличением температуры от 300 до 2400 K
при наложении постоянного квазигидростатического давления 7 GPa. Иден-
тификацию реализующихся фаз производили методами рентгенографии и
магнитометрии. При этом использование магнитных измерений для цинксо-
держащих твердых растворов на основе антимонида марганца при малых
содержаниях цинка, для которых характерно низкотемпературное магнитное
фазовое превращение ферримагнетик–антиферромагнетик (Ф ↔ АФ), оказа-
лось весьма информативным, так как позволяло по виду кривых σ = f(T) чет-
ко фиксировать присутствие и относительное количество в образцах исход-
ной тетрагональной фазы (рис. 1).
В работе исследовали поликристаллические образцы. Образцы сплавов
Mn2–xZnxSb (0 ≤ x ≤ 0.2) получали методом прямого сплавления порошков
исходных компонентов по технологии, апробированной ранее при синтезе
антимонидов марганца. Необходимые расчетные количества компонентов в
алундовых тиглях, помещенных в вакуумированные до 10–1 Pa кварцевые
ампулы, сплавляли в однозонной печи сопротивления с постепенным повы-
шением температуры до 1400 K. Затем следовала выдержка при этой темпе-
ратуре в течение 4 h и последующая закалка в холодную воду.
Рис. 1. Температурные зависи-
мости удельной намагниченно-
сти исходного (1) и термобари-
чески обработанных (2–6) об-
разцов сплава Mn1.9Zn0.1Sb при
P = 7 GPa и различных темпера-
турах T, K: 1 – 290, 2 – 1300, 3 –
1800, 4 – 2100, 5 – 2300, 6 – 2400
Физика и техника высоких давлений 2009, том 19, № 1
147
Термобарическую обработку образцов проводили с использованием обо-
рудования и методик, описанных в [4]. Образцы подвергали воздействию
квазигидростатического давления 7 GPa в течение 5 min при различных тем-
пературах вплоть до 2400 K.
Рентгенографический анализ выполняли с использованием программы
FullProf [5] по данным, полученным при комнатной температуре на порош-
ковом автоматизированном дифрактометре ДРОН-3 (Cu Kα-излучение, пло-
ский графитовый монохроматор на отраженном пучке, 2θ = 20–90° с шагом
0.01° и экспозицией 5 s). Некоторые из наиболее характерных рентгено-
грамм приведены на рис. 2.
Температурные зависимости намагниченности получены методом Фара-
дея в постоянном поле 8.6 kOe при нагреве и охлаждении образца.
а б
в г
д е
Рис. 2. Рентгенограммы исходного (1) и термобарически обработанных (2–6) об-
разцов сплава Mn1.9Zn0.1Sb при P = 7 GPa и различных температурах T, K: 1 – 290,
2 – 1300, 3 – 1800, 4 – 2100, 5 – 2300, 6 – 2400
Физика и техника высоких давлений 2009, том 19, № 1
148
Отметим, что сплав Mn1.9Zn0.1Sb, объект настоящего исследования, не
является строго однофазным – он включает небольшое (≈ 5–7%) количество
гексагональной никель-арсенидной фазы. Известно [6], что в матрице Mn2Sb
всегда содержатся зародыши фазы MnSb, это характерно и для соответст-
вующих твердых растворов на ее основе. На рентгенограмме сплава при
комнатной температуре и нормальном давлении (рис. 2,а), наряду с рефлек-
сами основной тетрагональной фазы, присутствуют рефлексы слабой интен-
сивности гексагональной фазы. Как видно из рис. 1, кривая 1, удельная на-
магниченность исходного сплава Mn1.9Zn0.1Sb в низкотемпературной облас-
ти испытывает резкое уменьшение, связанное со сменой магнитного порядка
(Ф → АФ) в тетрагональной фазе типа Cu2Sb.
При повышении температуры термобарической обработки до 1300 K ко-
личество тетрагональной фазы существенно уменьшается, о чем свидетель-
ствует соответствующее изменение кривой σ = f(T) (рис. 1, 2). При 1800 K
вклад тетрагональной фазы (по наличию перехода Ф → АФ) еще больше
уменьшается (рис. 1, 3) и становится совсем небольшим при 2100 K (рис. 1,
4). Процесс структурной перестройки «тетрагональная → кубическая + гек-
сагональная» завершается при 2300 K (рис. 1, 5).
Рентгенографические данные подтверждают представленный выше ха-
рактер процесса структурного превращения при термобарической обработке
сплава Mn1.9Zn0.1Sb (рис. 2). С увеличением температуры термобарической
обработки от 1300 до 2300 K четко проявляется количественное перераспре-
деление фаз в образце – сначала наблюдается существенный рост количест-
ва гексагональной фазы при уменьшении количества тетрагональной. Затем
появляется новая фаза – кубическая, аналогичная Mn3Sb [1], количество ис-
ходной тетрагональной фазы продолжает уменьшаться, и при 2300 K обра-
зец становится двухфазным – кубическая и гексагональная фазы. Параметры
решетки тетрагональной и кубической фаз практически не изменяются, что
свидетельствует о постоянстве их состава в процессе превращения. В то же
время параметры решетки гексагональной фазы (и соответственно ее состав)
изменяются существенно.
Структурное состояние термобарически обработанного сплава Mn1.9Zn0.1Sb
является метастабильным при комнатной температуре и разрушается при
T > 450 K с возвратом к исходной тетрагональной структуре типа Cu2Sb.
Так как фазы высокого давления обладают сравнительно небольшим ре-
зультирующим магнитным моментом, а намагниченность ферримагнитной
фазы Mn1.9Zn0.1Sb значительна, процесс разрушения метастабильного со-
стояния хорошо прослеживается при нагревании до температуры выше 450
K (см. циклы нагрев–охлаждение на рис. 1, 3). Рентгенограмма и вид кри-
вой σ = f(T) для образца, термобарически обработанного при 2400 K, сви-
детельствует о появлении вновь значительного количества тетрагональной
фазы (рис. 1, 6 и 2,ж). Это объясняется тем, что при указанных термобари-
ческих условиях образец частично расплавляется и при закалке из жидкого
Физика и техника высоких давлений 2009, том 19, № 1
149
состояния кристаллизуется в термодинамически стабильном состоянии
тетрагональной фазы.
Анализируя характер приведенных термомагнитных кривых сплава, об-
ратим внимание на то, что в процессе термобарически индуцируемого
структурного превращения при увеличении температуры обработки заметно
уширяется температурный интервал магнитного фазового перехода Ф ↔ АФ
в тетрагональной фазе. Это можно связать со снижением устойчивости кри-
сталлической решетки тетрагональной фазы в процессе структурного пре-
вращения.
Таким образом, в настоящей работе показано, что в сплавах Mn2–xZnxSb
(x ≤ 0.2) при воздействии постоянного квазигидростатического давления P =
= 7 GPa и температуры до 2000 K происходит структурная перестройка
«тетрагональная → кубическая + гексагональная». Методами рентгеногра-
фии и магнитометрии исследован процесс указанной перестройки при по-
вышении температуры термобарической обработки от 300 до 2400 K.
Работа выполнена при поддержке Белорусского республиканского фонда
фундаментальных исследований (проект Ф07К-054).
1. В.М. Рыжковский, В.С. Гончаров, Неорган. материалы 41, 647 (2005).
2. В.М. Рыжковский, В.С. Гончаров, С.Е. Кичанов, Д.П. Козленко, Б.Н. Савенко,
Материалы Межд. научн. конф. «Актуальные проблемы физики твердого тела»,
Минск, 1, 120 (2005).
3. В.М. Рыжковский, В.С. Гончаров, Неорган. материалы 43, 551 (2007).
4. В.М. Рыжковский, В.И. Митюк, ФТВД 17, № 1, 137 (2007).
5. J. Rodriguez-Carvajal, Physica B192, 55 (1993).
6. J.D. Wolf, J.E. Hanlon, J. Appl. Phys. 32, 2584 (1961).
В.М. Рижковський, В.С. Гончаров, В.П. Димонт, В.І. Мітюк
СТРУКТУРНІ ПЕРЕТВОРЕННЯ В СПЛАВАХ, ЯКІ МІСТЯТЬ ЦИНК, НА
ОСНОВІ АНТИМОНІДУ Mn2Sb ПРИ ТЕРМОБАРИЧНИХ ДІЯХ
Досліджено процес структурного фазового перетворення «тетрагональна → кубічна +
+ гексагональна» в сплавах Mn2–xZnxSb (x ≤ 0.2) при накладенні постійного
квазігідростатичного тиску P = 7 GPa і змінах температури термобаричної обробки
від 300 до 2400 K. Встановлено особливості і характер структурної перебудови при
вказаних термобаричних діях.
Физика и техника высоких давлений 2009, том 19, № 1
150
V.M. Ryzhkovskii, V.S. Goncharov, V.P. Dymont, V.I. Mityuk
STRUCTURAL TRANSFORMATIONS IN ZINC-CONTAINING ALLOYS
BASED ON ANTIMONIDE Mn2Sb UNDER THE INFLUENCE
OF HOT PRESSING
The process of structural tetragonal → cubic + hexagonal phase transformation in
Mn2–xZnxSb alloys (x ≤ 0.2) under constant quasi-hydrostatic pressure of 7 GPa applica-
tion and thermobaric treatment temperature change from 300 to 2400 K has been investi-
gated. Features and character of structural transformation under the influence of hot
pressing have been determined.
Fig. 1. Temperature dependences of specific magnetization for initial (1) and hot-pressed
(2–6) Mn1.9Zn0.1Sb samples, P = 7 GPa and at temperatures Т, K: 1 – 290, 2 – 1300, 3 –
1800, 4 – 2100, 5 – 2300, 6 – 2400
Fig. 2. X-ray patterns for initial (1) and hot-pressed (2–6) samples of Mn1.9Zn0.1Sb alloy,
P = 7 GPa and at temperatures T, K: 1 – 290, 2 – 1300, 3 – 1800, 4 – 2100, 5 – 2300, 6 – 2400
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-69154 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0868-5924 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T17:05:20Z |
| publishDate | 2009 |
| publisher | Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Рыжковский, В.М. Гончаров, В.С. Дымонт, В.П. Митюк, В.И. 2014-10-06T18:37:31Z 2014-10-06T18:37:31Z 2009 Структурные превращения в цинксодержащих сплавах на основе антимонида Mn₂Sb при термобарических воздействиях / В.М. Рыжковский, В.С. Гончаров, В.П. Дымонт, В.И. Митюк // Физика и техника высоких давлений. — 2009. — Т. 19, № 1. — С. 145-150. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 0868-5924 PACS: 61.50.Ks https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/69154 Исследован процесс структурного фазового превращения "тетрагональная → кубическая + гексагональная" в сплавах Mn2–xZnxSb (x ≤ 0.2) при наложении постоянного квазигидростатического давления P = 7 ГПа и изменениях температуры термобарической обработки от 300 до 2400 К. Установлены особенности и характер структурной перестройки при указанных термобарических воздействиях. Досліджено процес структурного фазового перетворення «тетрагональна → кубічна + + гексагональна» в сплавах Mn2–xZnxSb (x ≤ 0.2) при накладенні постійного квазігідростатичного тиску P = 7 GPa і змінах температури термобаричної обробки від 300 до 2400 K. Встановлено особливості і характер структурної перебудови при вказаних термобаричних діях. The process of structural tetragonal → cubic + hexagonal phase transformation in Mn2–xZnxSb alloys (x ≤ 0.2) under constant quasi-hydrostatic pressure of 7 GPa application and thermobaric treatment temperature change from 300 to 2400 K has been investigated. Features and character of structural transformation under the influence of hot pressing have been determined. Работа выполнена при поддержке Белорусского республиканского фонда фундаментальных исследований (проект Ф07К-054). ru Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України Физика и техника высоких давлений Структурные превращения в цинксодержащих сплавах на основе антимонида Mn₂Sb при термобарических воздействиях Структурні перетворення в сплавах, які містять цинк, на основі антимоніду MN₂SB при термобаричних дія Structural transformations in zinc-containing alloys based on antimonide Mn₂Sb under the influence of hot-pressing Article published earlier |
| spellingShingle | Структурные превращения в цинксодержащих сплавах на основе антимонида Mn₂Sb при термобарических воздействиях Рыжковский, В.М. Гончаров, В.С. Дымонт, В.П. Митюк, В.И. |
| title | Структурные превращения в цинксодержащих сплавах на основе антимонида Mn₂Sb при термобарических воздействиях |
| title_alt | Структурні перетворення в сплавах, які містять цинк, на основі антимоніду MN₂SB при термобаричних дія Structural transformations in zinc-containing alloys based on antimonide Mn₂Sb under the influence of hot-pressing |
| title_full | Структурные превращения в цинксодержащих сплавах на основе антимонида Mn₂Sb при термобарических воздействиях |
| title_fullStr | Структурные превращения в цинксодержащих сплавах на основе антимонида Mn₂Sb при термобарических воздействиях |
| title_full_unstemmed | Структурные превращения в цинксодержащих сплавах на основе антимонида Mn₂Sb при термобарических воздействиях |
| title_short | Структурные превращения в цинксодержащих сплавах на основе антимонида Mn₂Sb при термобарических воздействиях |
| title_sort | структурные превращения в цинксодержащих сплавах на основе антимонида mn₂sb при термобарических воздействиях |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/69154 |
| work_keys_str_mv | AT ryžkovskiivm strukturnyeprevraŝeniâvcinksoderžaŝihsplavahnaosnoveantimonidamn2sbpritermobaričeskihvozdeistviâh AT gončarovvs strukturnyeprevraŝeniâvcinksoderžaŝihsplavahnaosnoveantimonidamn2sbpritermobaričeskihvozdeistviâh AT dymontvp strukturnyeprevraŝeniâvcinksoderžaŝihsplavahnaosnoveantimonidamn2sbpritermobaričeskihvozdeistviâh AT mitûkvi strukturnyeprevraŝeniâvcinksoderžaŝihsplavahnaosnoveantimonidamn2sbpritermobaričeskihvozdeistviâh AT ryžkovskiivm strukturníperetvorennâvsplavahâkímístâtʹcinknaosnovíantimonídumn2sbpritermobaričnihdíâ AT gončarovvs strukturníperetvorennâvsplavahâkímístâtʹcinknaosnovíantimonídumn2sbpritermobaričnihdíâ AT dymontvp strukturníperetvorennâvsplavahâkímístâtʹcinknaosnovíantimonídumn2sbpritermobaričnihdíâ AT mitûkvi strukturníperetvorennâvsplavahâkímístâtʹcinknaosnovíantimonídumn2sbpritermobaričnihdíâ AT ryžkovskiivm structuraltransformationsinzinccontainingalloysbasedonantimonidemn2sbundertheinfluenceofhotpressing AT gončarovvs structuraltransformationsinzinccontainingalloysbasedonantimonidemn2sbundertheinfluenceofhotpressing AT dymontvp structuraltransformationsinzinccontainingalloysbasedonantimonidemn2sbundertheinfluenceofhotpressing AT mitûkvi structuraltransformationsinzinccontainingalloysbasedonantimonidemn2sbundertheinfluenceofhotpressing |