ТВЕРДЫЕ РАСТВОРЫ НА ОСНОВЕ ВИСМУТИДА ГАДОЛИНИЯ И АНТИМОНИДА ТЕРБИЯ И СПОСОБ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ

Изобретение относится к новым химическим соединениям, а именно к твердым растворам на основе висмутида Gd4Bi3 и антимонида ТЬ48Ьз с общей формулой Gd4-xBi3-yTbxSby (x= 0.4-3.6; у = 0.3-2.7) и к способу их получения. Они могут быть использованы как магнитные материалы в крио-генной технике.
Твердые растворы получают смешиванием порошка висмутида Gd4Bi3 и антимонида Тb4SЬз в молярном соотношении (0.9-01):(0.1-0.9). Смесь прессуют в таблетку и проводят ее нагрев до 1450-1550 °С в вакууме при остаточном давлении 1.33-10-2 Па с выдержкой в течение 2-3 ч.
Твердые растворы кристаллизуются в кубиче-ской сингонии типа NaCl, Парамагнитная темпера-тура Кюри твердых растворов составляет 180-340 К.

Изобретение относится к новым химическим соединениям, а именно к твердым растворам на основе висмутида Gd4Bi3 и антимонида ТЬ4SЬ3 с общей формулой Gd4-xBi3-yTbxSby (x= 0.4-3.6; у = 0.3-2.7) и к способу их получения. Они могут быть использованы как магнитные материалы в крио-генной технике.
Среди соединений редкоземельных элементов с сурьмой и висмутом, проявляющие магнитные свойства, наиболее высокую парамагнитную тем-пературу Кюри (340-364 К) имеет Gd4Bi3 [1, 2]. Антимонид- ТЬ4SЬ3 также проявляет магнитные свойства с парамагнитной температурой Кюри 173 К [3]. Однако, определенным недостатком ТЬ4SЬ3, объясняемым его физико-химической природой является то что он по сравнению с висмутидом Gd4Bi3 имеет относительно низкую парамагнитную температуру Кюри.
Цель изобретения-синтез на основе висмутида Gd4Bi3 и антимонида ТЬ4SЬ3 твердых растворов Gd4.xBi3-yTbxSby (x= 0.4-3.6; у = 0.3-2.7) –магнитных материалов, парамагнитная температура Кюри которых была бы существенно выше, чем у ТЬ4SЬ3.
Для достижения цели на основе висмутида Gd4Bi3 и антимонида ТЬ4SЬ3 приготавливают твер-дые растворы состава. Gd4.xBi3-yTbxSby (x= 0.4-3.6; у=0.3-2.7). Висмутид Gd4Bi3 и антимонид ТЬ4SЬ3 являются изоструктурными соединениями и кри-сталлизуются в кубической сингонии типа NaCl (табл. 1).
Для получения гомогенных твердых раство-ров указанных составов порошки висмутида Gd4Bi3 и антимонида ТЬ4SЬ3 смешивают в стехио-метрическом соотношении, (0.9-01): (0.1-0.9), прессуют в таблетку и помещают в герметичный молибденовый тигель. Затем тигель с веществом подвергают нагреву в вакуумированной среде (до 1,33-10-2 Па) от комнатной температуры до 1500±50°С и при этой температуре выдерживают 2-3 ч.
После это печь выключают и тигель с веще-ством охлаждают до комнатной температуры.
Скорость нагрева и охлаждения печи состав-ляет 80 град/мин. Установлено, что скорость нагрева и охлаждения не играет существенной роли при синтезе твердых растворов. Существен-ное значение при синтезе имеют конечная темпе-ратура синтеза и время выдержки реакционной смеси при этой температуре. Так, при продолжи-тельности менее 2 ч. не достигается полной гомо-генизации продукта, а продолжительность синтеза более 3 ч не имеет смысла, поскольку дальнейшее продолжение времени синтеза не влияет на фазо-вый состав полученного гомогенного продукта. Проводить синтез твердых растворов при темпера-туре свыше 1500 оС нежелательно, так как при этом возможно частичное диспропорционирование Gd4Bi3. Синтез при температуре ниже 1450 °С приводит к образованию негомогенного продукта, вследствие неполного взаимодействия Gd4Bi3 с ТЬ4SЬ3.
Твердые растворы составов Gd4.xBi3-yTbxSby (х= 0.4-3.6; у = 0.3-2.7) синтезируются при одном и том же температурном и временном режиме, т.е. при 1500±50°С и времени выдержки 2-3 ч.
Преимущество данного способа синтеза твер-дых растворов Gd4.xBi3-yTbxSby (x= 0.4-3.6; у = 0.3-2.7) заключается в том, что использование в каче-стве исходных компонентов висмутида Gd4Bi3 и антимонида ТЬ4SЬ3 обеспечивает надежно полу-чать гомогенные и чистые образцы указанных твердых растворов.
Получение твердых растворов иллю-стрируется следующими примерами:
Пример 1. При получении твердого раствора состава Gd3.6Bi2.7Tb0.4Sb0.3 в количестве 10 г, в со-отношении мольных долей Gd4Bi3 и ТЬ4SЬ3 как 0.9:0.1, 9.180 г порошка Gd4Bi3 смешивают с 0.820 г порошка ТЬ4SЬ3. Затем смесь прессуют в таблет-ку и загружают в герметичный тигель из молибде-на. Нагрев тигля с таблеткой от комнатной темпе-ратуры до 1450-1550°С осуществляют в вакууме 1.33-10-2 Па и выдерживают при этом 2-3 ч. После этого печь и тигель с таблеткой охлаждают до комнатной температуры.
Пример 2. При получении твердого раствора состава Gd2.4Bi1.8Tb1.6Sb1.2 в количестве 15 г, в соотношении мольных долей Gd4Bi3 и Tb4Sb3 как 0.6:0.4, 9.7950 г порошка Gd4Bi3 смешивают с 5.2050 г порошка ТЬ4SЬ3. Затем смесь прессуют в таблетку и загружают в герметичный тигель из молибдена, Нагрев тигля с таблеткой от комнат-ной температуры до 1450-1550°С осуществляют в вакууме 1.33-10-2 Па и выдерживают при этом 2-3 ч. После этого печь и тигель с таблеткой охлаж-дают до комнатной температуры.
Пример 3. При получении твердого раствора состава Gd0.8Bi0.6Tb3.2Sb2.4 в количестве 20 г, в соотношении мольных долей Gd4Bi3 и ТЬ4SЬ3 как 0.2:0.8, 4.7750 г порошка Gd4Bi3 смешивают с 15.2250 г порошка ТЬ48Ь3. Затем смесь прессуют в таблетку и загружают в герметичный тигель из молибдена. Нагрев тигля с таблеткой от комнат-ной температуры до 1450-1550°С осуществляют в вакууме 1.33-10-2 Па и выдерживают при этом 2-3 ч. После этого печь и тигель с таблеткой охлаж-дают до комнатной температуры.
Кристаллохимические характеристики полу-ченных твердых растворов приведены в табл. 1. Установлено, что висмутид Gd4Bi3 и антимонид ТЬ4SЬ3 образуют между собой непрерывный ряд изоструктурных твердых растворов замещения, кристаллизующихся в кубической сингонии типа NaCl. Как видно из данных табл. 2. парамагнитная температура Кюри твердых растворов Gd4.xBi3-yTbxSby (x= 0.4-3.6; у = 0.3-2.7) выше температуры Кюри ТЬ4SЬ3. При этом наибольшее значение температуры Кюри (340 К) показывает твердый раствор Gd3.6Bi2.7Tb0.4Sb0.3.

Holtzberg F., Methfessel S. Rare-earth compounds with the Th3P4 type structure // J.appl. Phys. 1966. V.37. №3. P. 1433-1435.
2. Холов Н.Ш, Абулхаев В.Д., Ганиев И.Н., Назаров Х.Х. Синтез и магнитные свойства сплавов системы Gd –Bi // Докл. АН РТ. 2008. т. 51. №8. с. 610-614.
3. Холов Н.Ш, Абулхаев В.Д., Назаров Х.Х., Ганиев И.Н. Магнитные и электрофизические
свойства сплавов и соединений системы тербий -
висмут //Материалы республиканской научн.-практич. конф. «Инновация-эффективный фактор связи науки с производством». Душанбе.: Де-ваштич. 2008. С. 292