ТВЕРДЫЙ РАСТВОР НА ОСНОВЕ ВИСМУТИДА ГАДОЛИНИЯ И АНТИМОНИДА ИТТЕРБИЯ

Изобретение относится к химическим соединениям, а именно к твердым растворам на основе висмутида Gd4Bi3 и антимонида Yb4Sb3 с общей формулой Gd4-xBi3-yYbxSby где (х=0.4-3.6; y=0.3-2.7). которые могут быть использованы как магнитные материалы в криогенной технике.

Изобретение относится к химическим соединениям к твердым растворам на основе висмутида Gd4Bi3 и антимонида Yb4Sb3 с общей формулой Gd4-xBi3-yYbxSby где (х=0.4-3.6; y=0.3-2.7).
Антимонид иттербия - Yb4Sb3 при комнатной температуре является парамагнетиком с относительно низкой температурой Кюри равной 10 К [1]. что является его существенным недостатком. При этом среди изоструктурных соединений редкоземельных элементов с сурьмой и висмутом, наиболее высокую парамагнитную температуру Кюри (340-364 К) имеет Gd4 Bi3 [1, 2].
Данное изобретение аналогов не имеет.
Цель изобретения -синтез на основе висмутида Gd4Bi3 и антимонида Yb4SB3 твердых растворов Gd4.xBi3.yYbxSby (x= 0.4-3.6; у = 0.3-2.7) -магнитных материалов, парамагнитная температура Кюри которых была бы существенно иыше, чем у Yb48bз.
Для достижения цели на основе висмутида Gd4Bi3 и антимонида Yb4Sb3; приготавливают твердые растворы состава Gd4.xBi3.yYbxSby (x= 0.4-3.6; у = 0.3-2.7).
Для получения гомогенных твердых растворов указанных составов порошки висмутида Gd4Bi3 и антимонида Yb4Sb3 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 1,33-10-2 Па) от комнатной температуры до 1450±50°С и при этой температуре выдерживают 4-6 ч. После этого печь выключают и тигель с веществом охлаждают до комнатной температуры.
Скорость нагрева и охлаждения печи составляет 40 град/мин. 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 4 ч. не достигается полной гомогенизации продукта, а продолжительность синтеза более 6 ч. не имеет смысла, поскольку дальнейшее продолжение времени синтеза не влияет на фазовый состав полученного гомогенного продукта. Синтез при температуре ниже 1400°С приводит к образованию негомогенного продукта, вследствие неполного взаимодействия Gd4Bi3 с Yb4Sb3.
Твердые растворы составов Gd4-xBi3-yYbxSby (x= 0.4-3.6; у = 0.3-2.7). синтезируются при одном и том же температурном и временном режиме, т.е. при 1450±50°С и времени выдержки 4-6 ч.
Получение твердых растворов иллюстрируется следующими примерами:
Пример 1. При получении твердого раствора состава Gd2,8Bi2,1Yb0,4Sb0,9 в количестве 15 г, в соотношении мольных долей Gd4Bi3 и Yb4Sb3 как 0.7:0.3, 11.023 г порошка Gd4Bi3 смешивают с 3.977 г порошка Yb4Sb3. Затем смесь прессуют в таблетку и загружают в герметичный тигель из молибдена. Нагрев тигля с таблеткой от комнатной температуры до 1450±50°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 Gd2,4Bi1,8Yb1,6Sb2,4 в количестве 25 г, в соотношении мольных долей Gd4Bi3 и Yb4Sb3 как 0.6:0.4, 16.013 г порошка Gd4Bi3 смешивают с 8.987 г порошка Yb4Sb3. Затем смесь прессуют в таблетку и загружают в герметичный тигель из молибдена. Нагрев тигля с таблеткой от комнатной температуры до 1450±50 °С осуществляют в вакууме 1,33•10-2 Па и выдерживают при этом 4-5 ч. После этого печь и тигель с таблеткой охлаждают до комнатной температуры.
Пример 3. При получении твердого раствора состава Gd0,8Bi0,6Yb3,2 Sb2,4 в количестве 30 г, в соотношении мольных долей Gd4Bi3 и Yb4Sb3 как 0.2:0.8, 6.868 г порошка Gd4Bi3 смешивают с 23.132 г порошка Yb4Sb3. Затем смесь прессуют в таблетку и загружают в герметичный тигель из молибдена. Нагрев тигля с таблеткой от комнатной температуры до 1450±50 °С 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.
Установлено, что висмутид Gd4Bi3 и антимонид Yb4Sb3 образуют между собой непрерывный ряд изоструктурных твердых растворов замещения, кристаллизующихся в кубической сингонии типа NaCl (табл.1.)
Из таблицы. 2. видно, что парамагнитная температура Кюри твердых растворов Gd4-xBi3-yYbxSby (x= 0.4-3.6; у = 0.3-2.7) выше температуры Кюри YЬ4SЬ3 и в интервале 10-90 мол.% Yb4Sb3 составляет 10-180 К.

1. 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.