ТВЕРДЫЕ РАСТВОРЫ СИСТЕМЫ TB4SB3 -YB4SB3

Изобретение относится к  химическим соединениям - к твердым paстворам на основе антимонидов  Tb4SbЗ  и Yb4SbЗ  с общей формулой

Tb4-xYbxSb3 (х= 0.4÷3.6).

   Антимонид Yb4SbЗ при комнатной температуре является парамагнетиком с  относительно низкой парамагнитной температурой Кюри,  равной 8 К [1]. Относительную высокую парамагнитную температуру Кюри (175 К) показывает антимонид  Tb4SbЗ [2]. Указанные антимониды  изоструктурны и кристаллизуются в кубической структуре типа анти-Th3P4 [3].

На основе Tb4SbЗ и Yb4SbЗ возможно создание новых магнитных материалов с повышенными парамагнитными температурами Кюри

   Цель изобретения -синтез на основе антимонидов Tb4SbЗ  и Yb4SbЗ твердых растворов  Tb4-xYbxSb3 (х= 0.4÷3.6) парамагнитная температура Кюри которых   была бы существенно выше, чем у Yb4SbЗ. Данное изобретение аналогов не имеет.

Для достижения цели на основе Tb4SbЗ и Yb4SbЗ приготавливают твердые растворы состава Tb4-xYbxSb3 (х= 0.4÷3.6).

   Для получения гомогенных твердых рас­творов указанных составов порошки антимонидов Tb4SbЗ и Yb4SbЗ смешивают в  стехиометрическом 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,З3∙10-2 Па) от комнатной температуры до 1573±50 К и при этой температуре выдерживают 3±0.5 ч.  После чего печь выключают и тигель с веществом охлаждают до комнатной температуры.

   Установлено, что скорость нагрева и охлаждения не играет существенной роли при синтезе твердых растворов. Существенное значение при синтезе имеют конечная температура синтеза, и время выдержки реакционной смеси при этой температуре. Так, при продолжительности менее двух часов не достигается полной гомогенизации продукта, а продолжительность синтеза более двух часов  не имеет смысла, поскольку дальнейшее продолжение времени синтеза не влияет на  фазовый состав полученного гомогенного продукта. Синтез при температуре ниже  1573 К приводит к образованию негомогенного продукта, вследствие неполного взаимодействия  Tb4SbЗ с Yb4SbЗ.

   Твердые растворы составов Tb4-xYbxSb3 (х= 0.4÷3.6) синтезируются при одном и том же температурном и временном режиме, т.е. при

1573±50 К и времени выдержки 3±0.5 ч. 

      Получение  твердых растворов иллюстрируется следующими примерами:        

   Пример 1. При получении твердого раствора состава Tb3.2Yb0.8Sb3 в количестве 20 г, в соотношении мольных долей Tb4SbЗ и Yb4SbЗ как 0.8:0.2,  15.82 г порошка Tb4SbЗ смешивают с 4.18 г порошка  Yb4SbЗ.  Затем смесь прессуют в таблетку  и загружают в герметичный тигель из молибдена. Нагрев тигля с таблеткой от ком­натной температуры до 1573±50 К осуществляют в вакууме 1.33∙10-2 Па и выдерживают при этом 3±0.5 ч. После этого печь и тигель с таблеткой охлаждают до комнатной температуры.       

   Пример 2. При получении твердого раствора состава Tb2.8Yb1.2Sb3 в количестве 30 г,  в соотношении мольных долей Tb4SbЗ и Yb4SЬЗ как 0.7:0.3,   20.64 г порошка Tb4SbЗ смешивают с 9.36 г порошка  Yb4SbЗ.  Затем смесь прессуют в таблетку  и загружают в герметичный тигель из молибдена. Нагрев тигля с таблеткой от ком­натной температуры до

1573±50 К осуществляют в вакууме 1.33∙10-2 Па и выдерживают при этом 3±0.5 ч. После этого печь и тигель с таблеткой охлаждают до комнатной температуры.       

   Пример  3. При получении твердого раствора состава Tb1.2Yb2.8Sb3

 в количестве 50 г,  в соотношении мольных долей Tb4SbЗ и Yb4SbЗ как 0.3:0.7,   14.42 г порошка Tb4SbЗ смешивают с 35.58 г порошка  Yb4SbЗ.  Затем смесь прессуют в таблетку  и загружают в герметичный тигель из молибдена. Нагрев тигля с таблеткой от ком­натной температуры до 1573±50 К осуществляют в вакууме 1.33∙10-2 Па и выдерживают при этом 3±0.5 ч. После этого печь и тигель с таблеткой охлаждают до комнатной температуры.

           Установлено, что антимонид Tb4SbЗ и висмутид Yb4SbЗ  образуют

между собой непре­рывный ряд изоструктурных твердых растворов замещения, кристаллизующихся в кубической сингонии  типа анти- Th3P4 (табл.1.)

Из таблицы. 2. видно, что  парамагнитная температура Кюри

твердых растворов Tb4-xYbxSb3 (х= 0.4÷3.6) выше температуры Кюри Yb4SbЗ и в интервале 10-90 мол.% Tb4SbЗ составляет 25-148 К.

Таким образом, на основе антимонидов  Tb4SbЗ и Yb4SbЗ получены новые  магнитные материалы  - Tb4-xYbxSb3 (х= 0.4÷3.6).

                                                                                                            Таблица 1                                                                                                                                                                                                      

Кристаллохимические свойства  антимонидов и твердых растворов

Tb4-xYbxSb3 (х= 0.4÷3.6)

Таблица 2

Магнитные свойства антимонидови твердых растворов

Tb4-xYbxSb3 (х= 0.4÷3.6) при 298 К