ТВЕРДЫЕ РАСТВОРЫ НА ОСНОВЕ АНТИМОНИДА ГАДОЛИНИЯ И ВИСМУТИДА НЕОДИМА

Изобретение относится к новым химическим соединениям, а именно к твердым растворам на основе антимонида Оё58Ьз и висмутида Nd5Bi3 с общей формулой Gd5-xSb3-yNdxBiy (х= 0.5-4.5; y = 0.3-2.7). Они могут быть использованы как магнитные материалы в криогенной технике.
Твердые растворы получают смешиванием порошка антимонида Gd5Sb3 и висмутида Nd5Bi3 в молярном соотношении (0.9-01):(0.1-0.9). Смесь прессуют в таблетку и проводят ее нагрев до 1573±50 К в вакууме при оста¬точном давлении 1.33-10-2 Па с выдержкой в течение 4-6 ч.
Твердые растворы кристаллизуются в гексагональной сингонии типа Мn5Siз. Парамагнитная температура Кюри твердых растворов составляет 74-218 К.

Изобретение относится к новым химическим соединениям, а именно к твердым paстворам на основе антимонида Gd5SbЗ и висмутида Nd5BiЗ с общей формулой Gd5-xSb3-yNdxBiy (х= 0.5-4.5; y = 0.3-2.7), которые могут быть использованы как магнитные материалы в криогенной технике.
Известно, что соединения редкоземельных элементов с сурьмой и висмутом состава Ln5Sb3 и Ln5Bi3 (Ln-ион редкоземельного элемента) проявляют магнитные свойства. При этом среди антимонидов редкоземельных элементов наиболее высокую парамагнитную температуру Кюри (263 К) показывает Gd5SbЗ [1, 2]. Nd5BiЗ, в отличие от Gd5SbЗ, имеет относительную низкую парамагнитную температуру Кюри, которая составляет 72 К [3].
Целью данного изобретения является получение на основе антимонида Gd5SbЗ и висмутида Nd5BiЗ твердых растворов Gd5-xSb3-yNdxBiy (х= 0.5-4.5; y = 0.3-2.7), -магнитных материалов, пара-магнитная температура Кюри которых была бы существенно выше, чем у Nd5BiЗ.
Для достижения указанной цели на основе антимонида Gd5SbЗ и висмутида Nd5BiЗ приготавливают твердые растворы состава. Gd5-xSb3-yNdxBiy (х= 0.5-4.5; y = 0.3-2.7). Антимонид Gd5SbЗ и висмутид Nd5BiЗ являются изоструктурными соединениями и кристаллизуются в гексагональной сингонии типа Mn5Si3 ( табл. 1).
Твердые растворы указанных составов получают следующим образом. Порошки антимонида Gd5SbЗ и висмутида Nd5BiЗ смешивают в стехиометрическом соотношении, (0.9-01): (0.1-0.9), прессуют в таблетку и помещают в герметичный молибденовый тигель. Затем тигель с веществом нагревают (со скоростью 40 град/мин. в вакуумированной среде (до 1,З3∙10-2 Па) от комнатной температуры до 1573±50 К и при этой температуре выдерживают 4-6 ч. После это печь выключают и тигель с веществом охлаждают до комнатной температуры.
Твердые растворы составов Gd5-xSb3-yNdxBiy (х= 0.5-4.5; y = 0.3-2.7), синтезируются при одном и том же оптимальном температурном и временном режиме, т.е. при 1573±50 К и времени выдержки 4-6 ч.

Получение твердых растворов иллюстрируется следующими примерами:
Пример 1. При получении твердого раствора состава Gd4.0Sb2.4Nd1.0Bi0.6 в количестве 10 г, в соотношении мольных долей Gd5SbЗ и Nd5BiЗ как 0.8:0.2, 7.7360 г порошка Gd5SbЗ смешивают с 2.2640 г порошка Nd5BiЗ. Затем смесь прессуют в таблетку и загружают в герметичный тигель из молибдена. Нагрев тигля с таблеткой от коматной температуры до 1573±50 К осуществляют в вакууме 1.33∙10-2 Па и выдерживают при этом 4-6 ч. После этого печь и тигель с таблеткой охлаждают до комнатной температуры.
Пример 2. При получении твердого раствора состава Gd2.5Sb1.5Nd2.5Bi1.5 в количестве 15 г, в соотношении мольных долей Gd5SbЗ и Nd5BiЗ как 0.5:0.5, 6.0885 г порошка Gd5SbЗ смешивают с 8.9115 г порошка Nd5BiЗ. 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 4-6 ч. После этого печь и тигель с таблеткой охлаждают до комнатной температуры.
Пример 3. При получении твердого раствора состава Gd1.0Sb0.6Nd4.0Bi2.4 в количестве 20 г, в соотношении мольных долей Gd5SbЗ и Nd5BiЗ как 0.2:0.8, 2.9180 г порошка Gd5SbЗ смешивают с 17.082 г порошка Nd5BiЗ. Затем смесь прессуют в таблетку и загружают в герметичный тигель из молибдена. Нагрев тигля с таблеткой от ком-натной температуры до 1573±50 К осуществляют в вакууме 1.33∙10-2 Па и выдерживают при этом 4-6 ч. После этого печь и тигель с таблеткой охлаждают до комнатной температуры.
Кристаллохимические характеристики полу-ченных твердых растворов приведены в табл. 1. Установлено, что антимонид Gd5SbЗ и висмутид Nd5BiЗ образуют между собой непрерывный ряд изоструктурных твердых растворов замещения, кристаллизующихся в гексагональной сингонии типа Mn5Si3. Как видно из данных табл. 2. пара-магнитная температура Кюри твердых растворов Gd5-xSb3-yNdxBiy (х= 0.5-4.5; y = 0.3-2.7), выше температуры Кюри Nd5BiЗ. При этом наибольшее значение температуры Кюри (218 К) показывает твердый раствор Gd4.5Sb2.7Nd0.5Bi0.3.

1. Абдусалямова М.Н., Абулхаев В.Д., Чечерников В.И. Магнитные свойства антимонидов РЗЭ состава М5Sb3 //Изв АН СССР. Неорганические материалы. 1981. Т.17. №12. С. 2271-2273.
2. Abdusaljamova M.N., Abulchaev V.D. at. all. Physical and chemical properties of the rare earth antimonides Ln5Sb3 //J. of the Less-Common Metals. 1986. V.120. P. 281-285.
3. Холов Н.Ш, Абулхаев В.Д., Ганиев И.Н., Назаров Х.Х. Синтез, магнитные свойства сплавов и соединений системы Nd–Bi //Докл. АН РТ. 2008. Т. 51. № 3. С. 203-207.