ФАЗОВОЕ РАВНОВЕСИЕ В СИСТЕМЕ AS2TE3-TM2TE3

_ФАЗОВОЕ РАВНОВЕСИЕ В СИСТЕМЕ AS2TE3-TM2TE3_

DOI: 10.31618/ESU.2413-9335.2020.5.77.985 Ильяслы Теймур Маммад

д. х. н., проф.,заведующий кафедры «Общей и неорганической химии» Бакинский государственный университет,

Баку

Фатуллазаде Рахман Гасанага

магистр, кафедры «Общей и неорганической химии» Бакинский государственный университет,

Баку

Исмаилов Закир Ислам

к.т.н., доц.кафедры «Общей и неорганической химии», Бакинский государственный университет,

Баку

Джафарова Нигяр Нураддин

Институт катализа и неорганической химии Академии наук Азербайджанской Республики,

Баку

PHASE EQUILIBRIUM IN THE AS2TE3-TM2TE3 SYSTEM.

Ilyasly Teymur Mammad

prof., head of the Department of General and Inorganic Chemistry Baku State University, Baku Fatullazade Rahman Hasanaga Master, Department of General and Inorganic Chemistry

Baku State University, Baku Ismailov Zakir Islam Ph.D., Associate Professor of the Department of General and Inorganic Chemistry Baku State University, Baku

Jafarova Nigar Nadir

Researcher, Institute of Catalysis and Inorganic Chemistry of the Academy of Sciences of the Republic of Azerbaijan, Baku

АННОТАЦИЯ

Синтез сплавов системы был ступенчатым проводили в вращающих печах. Режим синтеза подбирали исходя из физико-химических свойств элементарных компонентов.

Для гомогенизации сплавы подвергались изотермическому отжигу при 750 и 1275 К в зависимости от концентрации Tm2Te3 в течении 250 ч после гомогенизации сплавов они подвергались физико-химическому анализу.

Результаты дифференциально- термического анализа показали, что в сплавах системы наблюдается обратимые термические эффекты. В сплавах в соотношении 1: 1 образуется новая промежуточная фаза состав, которого соответствует соединению TmAsTe3. Область гомогенности наблюдается в области концентрации 52,5-47,5.

Установлено, что в области концентрации 98,5-52,5 Tm2Te3 находится две фазы смесь в и у твёрдого раствора, а в области концентрации 47,51 моль% Tm2Te3 фазы у и а находятся в равновесии. )

Эвтектика имеет координаты 11,5 моль Tm2Te3 при температуре 575 К.

ABSTRAKT

The synthesis of alloys of the system was carried out stepwise in rotary furnaces. The synthesis mode was selected based on the physicochemical properties of the elementary components.

For homogenization, the alloys were subjected to isothermal annealing at 750 and 1275 K, depending on the Tm2Te3 concentration, for 250 h after homogenization of the alloys, they were subjected to physicochemical analysis. The results of differential thermal analysis showed that reversible thermal effects are observed in the alloys of the system. In alloys in a 1: 1 ratio, a new intermediate phase is formed with a composition corresponding to the TmAsTe3 compound. The homogeneity area is observed in the concentration range 52.5-47.5.

It was found that in the concentration range 98.5-52.5 Tm2Te3 there are two phases - a mixture of

The eutectic has coordinates of 11.5 mol Tm2Te3 at a temperature of 575 K. Ключевые слова: система, фаза, состав, концентрация, температура Key words: system, phase, composition, concentration, temperature

Введение:

В литературе имеется данные об изученности подобных систем с участием сурьмы и висмута [14] , а с участием мышьяка и тулия система мало изучено [5,6].

В развитии полупроводникового

материаловедения существенное значение имеют физико-химические исследования

полупроводниковых систем с участием редкоземельных элементов. Тройные соединения РЗЭ обладают комплексом уникальных функциональных свойств, которые нашли применения в различных областях современной технике [7-9].

Исходные вещества системы являются перспективными веществами для получения новых функциональных материалов используемые различной области техники [10,11] Тт2Тез и As2Teз конгруэнтно плавящееся соединения при 1925 и 650 К соответственно.

Цель исследования:

Целью настоящей работы является исследование фазового равновесия в системе As2Teз-Tm2Teз

Материалы и методы исследования:

Для синтеза исходных компонентов Tm2Te3 и As2Te3 использовали Tm марки А-2 мышьяк марки В-5 теллур марки А-2 подвергнутой семикратной зонной очистки. Синтез сплавов системы был ступенчатым проводили в вращающих печах.

Режим синтеза, в первом этапе образцы с печью нагревали до 725К и выдерживали при этой температуре 3 часа, затем температуру поднимали до 1020 К с выдержкой 2 часа после температуру

увеличили до 1300 К при этой температуре выдержка составляло 4 часа. Образцы охлаждали медленно с выключенной печью. Сплавы, содержащие до 60 моль Tm2Te3, после синтеза приобрели пористый вид, серого цвета, а остальные компактные серого цвета.

Для гомогенизации сплавы подвергались изотермическому отжигу при 750 и 1275 К в зависимости от концентрации Tm2Te3 в течении 250 ч после гомогенизации сплавов они подвергались физико-химическому анализу.

Исследования проводились с использованием DTA (приборы Theroscan-2 и VDTA 8M2), рентгеноструктурного анализа

(дифрактометрВгикег D8 ADVANCE),

сканирующей электронной микроскопии MCA (с использованием SEI, Phillips-XL 30 FEG) и микротвердомера (приборы ПМТ-3).

Результаты и их обсуждение

Результаты дифференциально- термического анализа показали, что в сплавах системы наблюдается обратимые термические эффекты таблица 1.

В сплавах в соотношении 1: 1 образуется новая промежуточная фаза состав, которого соответствует соединению TmAsTe3. На основе которого наблюдается область гомогенности в области концентрации 52,5-47,5 Tm2Te3( рис 1) Эвтектика имеет координаты 11,5 моль Tm2Te3 при температуре 575 К.

Некоторые физико-химические свойства сплавов системы As2Te3- Tm2Te3 приведены в таблице1

таблица 1

Некоторые физико-химические свойства сплавов системы As2Te3- Тт2Тез

Состав, моль % Термические эффекты нагревания, К Микротвёрдость,Нм кг/ мм2 ПлотностьД г/см3

Tm2Te3 As2Te3

100 0 1930 275 6,25

90 10 1875,930 263,75 6,30

80 20 1755,970 110 6,45

70 30 1600,970 218,115 6,55

60 40 1470,970 210,125 6,65

50 50 1280,970 225 7,3

40 60 1075, 970,575 225,95 7,15

35 65 970 90,260 7,01

30 70 1075, 900, 575 90,255 6,95

20 80 575,680 80,250 6,92

11,5 89,5 575 не пром 6,90

10 90 575,600 75,270 6,90

0 100 680 6, 75 6,90

Результаты рентгенофазового анализа показало, что в системе в соотношении компонентов 1:1 появляются новые дифракционные линии в отличие от исходных компонентов. Состав промежуточной фазы соответствует химической формуле TmAsTe3

микротвёрдость соединения составляет 225 кг/ мм2 плотность имеет значения d=7,33 кг/ мм2. На основе исходных компонентов имеется а и в пограничные фазы.

Опираясь результатам данных полученных, методами физико-химического

анализа построена диаграмма состояния системы As2Teз-Tm2Teз рисунок 1.

Тт2Те3 20 40 60 80 АэгТез

Рис. 1 Диаграмма состояния системы As2Te3-Tm2Te3

Как видно из рисунка в системе образуется одна промежуточная и две пограничные фазы состава TmAsTeз и твёрдые растворы на основе исходных компонентов As2Te3Tm2Te3

Для определения области гомогенности нами приготовлены ряд сплавов в области концентрации 5,5-4,5 моль% Tm2Te3. Эти сплавы гомогенизировали и отжигали при температурах 400, 300, 200, и 100 градусах и закаливали, при этом после микроскопического анализа установили однафазность сплавов в области 52,5-47,5 моль % Tm2Teз. Границы пограничных фаз определена не точно (приблизительно) перетектическая горизонталь имеет температуры 970 К при этом идет перетектическая реакция

Ж+ р^а+у

В области концентрации 98,5-52,5 Tm2Teз находится две фазы смесь в и у твёрдого раствора, а в области концентрации 47,5 1 моль% Tm2Te3 фазы у и а находятся в равновесии. После выявления фаз в индивидуальном виде измерены электрофизические свойства TmAsTe3. Установлено,что твердые растворы (пограничные фазы) и соединения являются полупроводниками.

Выводы:

По результатам исследований установлено, что в системе образуется одна промежуточная и две пограничные фазы состава TmAsTeз и твёрдые растворы на основе исходных

компонентовAs2Te3,Tm2Te3.

Установлено, что твердые растворы (пограничные фазы) и соединения являются полупроводниками.

Список литературы:

1.Садыгов ФМ., Ильяслы Т.M., Ганбарова Г.Т., Зломанов В.П., Алиев И.И. Физико-химичесские исследование системы Sb2Se3-Nd2Se3// Неорганические материалы. 2017. т. 53, №7. с. 621-6S5. http://www.maik.ru/cgi-bin/list.pl?page=neorgmat

2.Ганбарова Г.Т., Садыгов Ф.M., Ильяслы Т.M. и др. Исследование химического взаимодействия в системе Sb2Se3-NdSe// Journal of Qafqaz University Chemistry and biology 2013. V.1, № 2., с. 158-i6O. ISSN, 23iO-9O5X. http://journal.qu.edu.az/

3.Ганбарова Г.Т., Садыгов ФМ., Ильяслы ТМ. и др.Физико-химическое исследование системы Sb2Seз-NdзSe4//Mеждународный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2016, №16, с. 311-3i3 http://www.rae.ru/.

4. Худиева А.Г., Ильяслы ТМ.,Исмаилов З.И.,Алиева И.И., Исследование тройной системы Nd-As-S по различном разрезом. Mеждународный журнал прикладных и фундаменталных исследований. 2016;4(5): 9O2-9O5. http://www.rae.ru/.

5. Ильяслы T.M., Исмаилов З.И., Фазообразование в системе As2S3-Dy2S3 Сборник трудов XII Mежду. науч. прак. конф Сов. Тенденции развития Науки и Технологий, 2S декабря 2Oi7. Белгород, №1. ч.2, с.44-46.http://www.issledo.ru/

6. ilyasli T.M., Ismailov Z.I.,Fatullazade R.H., International TmTe section study - As2Te3. Conference "Process Management and Scientific Developments." November 3O, 2Oi9, Birmingham, United Kingdom.. ©Scientific publishing house Infinity, 2019. p.i37-i4O. https://swsu.ru/conferens/.

7.Ярембаш Е.И., Елисеев А.А. Халькогениды редкоземельных элементов. M.: Наука, 1975, с. 260.

8.П.Г. Рустамов, О.M.Алиев /Редкоземельные полупроводники/ Баку : Элм , 1981,с.93-133

9.Третьяков Ю.Д., Путляев В.И./ Введение в химию твердофазных материалов/: Изд-во MTy: учебное пособие. Рубрика Химия ,2013, 253с.

10..Гольцман БМ., Кудинов В.А., Смирнов И.А. «Полупроводниковые термоэлектрические материалы на основе Bi2Тeз». M.: Наука, 1972,32O с.

11. Ilyasly T.M., Gahramanova G.G.,Gadzhaly Najafoglu, Ismayilov Z.I., Quasibinary cuts Tm-AsS and As-TmS triple system Tm-As-S. International Conference "Scientific research of the SCO countries:synergy and integrationm," 26 February

2019. Beijing. parti, pp.200-208. ISBN 978-5-90569596-6

Spisok literatury:

i.Sadygov F.M., Il'jasly T.M., Ganbarova G.T., Zlomanov V.P., Aliev I.I. Fiziko-himichesskie issledovanie sistemy Sb2Se3-Nd2Se3//

Neorganicheskie materialy. 2017. t. 53, №7. s. 621685. http://www.maik.ru/cgi-bin/list.pl?page=neorgmat

2.Ganbarova G.T., Sadygov F.M., Il'jasly T.M. i dr. Issledovanie himicheskogo vzaimodejstvija v sisteme Sb2Se3-NdSe// Journal of Qafqaz University Chemistry and biology 2013. V.1, № 2., s. 158-160. ISSN, 2310-905X. http://journal.qu.edu.az/

3.Ganbarova G.T., Sadygov F.M., Il'jasly T.M. i dr. Fiziko-himicheskoe issledovanie sistemy Sb2Se3-Nd3Se4//Mezhdunarodnyj zhurnal prikladnyh i fundamental'nyh issledovanij. 2016, №16, s. 311-313 http://www.rae.ru/.

4. Hudieva A.G., Il'jasly T.M.,Ismailov Z.I.,Alieva I.I., Issledovanie trojnoj sistemy Nd-As-S po razlichnom razrezom. Mezhdunarodnyj zhurnal prikladnyh i fundamentalnyh issledovanij. 2016;4(5): 902-905. http://www.rae.ru/.

5. Il'jasly T.M., Ismailov Z.I., Fazoobrazovanie v sisteme As2S3-Dy2S3 Sbornik trudov HII Mezhdu. nauch. prak. konf Sov. Tendencii razvitija Nauki i Tehnologij, 28 dekabrja 2017. Belgorod, №1. ch.2, s.44-46.http://www.issledo.ru/

6. ilyasli T.M., Ismailov Z.I.,Fatullazade R.H., International TmTe section study - As2Te3. Conference "Process Management and Scientific Developments." November 30, 2019, Birmingham, United Kingdom.. ©Scientific publishing house Infinity, 2019. p.137-140. https://swsu.ru/conferens/.

7.Jarembash E.I., Eliseev A.A. Hal'kogenidy redkozemel'nyh jelementov. M.: Nauka, 1975, s. 260.

8.P.G. Rustamov, O.M.Aliev /Redkozemel'nye poluprovodniki/ Baku : Jelm , 1981,s.93-133

9.Tret'jakov Ju.D., Putljaev V.I./ Vvedenie v himiju tverdofaznyh materialov/: Izd-vo MGU: uchebnoe posobie. Rubrika Himija ,2013, 253s.

10..Gol'cman B.M., Kudinov V.A., Smirnov I.A. «Poluprovodnikovye termojelektricheskie materialy na osnove Bi2Te3». M.: Nauka, 1972,320 s.

11. Ilyasly T.M., Gahramanova G.G.,Gadzhaly Najafoglu, Ismayilov Z.I., Quasibinary cuts Tm-AsS and As-TmS triple system Tm-As-S. International Conference "Scientific research of the SCO countries:synergy and integrationm," 26 February 2019. Beijing. part1, pp.200-208. ISBN 978-5-90569596-6