ТВЕРДЫЙ РАСТВОР НА ОСНОВЕ ВИСМУТИДА ГАДОЛИНИЯ И АНТИМОИДА ПРАЗЕОДИМА

Изобретение относится к химическим соединениям, а именно к твердым растворам на основе висмутида Gd4Bi3 и антимонида Pr4Sb3 с общей формулой Gd4-xBi3-yPrxSby 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 Pr4Sb3 с общей формулой Gd4-xBi3-yPrxSby (x= 0.4-3.6; у = 0.3-2.7).
Антимонид празеодима - Рг4Sb3 при комнатной температуре является парамагнетиком с относительно низкой парамагнитной температурой Кюри, равной 25 К.
Среди изоструктурных соединений редко-земельных элементов с сурьмой и висмутом, наиболее высокую парамагнитную температуру Кюри (340-364 К) показывает Gd4Bi3 [1, 2]. На основе Gd4Bi3 и Рг4SЬ3 возможно создание новых магнитных материалов с повышенными парамагнитными температурами Кюри.
Данное изобретение аналогов не имеет.
Цель изобретения - синтез на основе висмутида Gd4Bi3 и антимонида Рг4SЬ3 твердых растворов Gd4-xBi3-yPrxSby (x= 0.4-3.6; у = 0.3-2.7) – магнитных материалов, парамагнитная температура Кюри которых была бы существенно выше, чем у Рг4SЬ3.
Для достижения цели на основе висмутида Gd4Bi3 и антимонида Pr4Sb3 приготавливают твердые растворы состава Gd4-xBi3-yPr4Sby (x= 0.4-3.6; у-0.3-2.7).
Для получения гомогенных твердых растворов указанных составов порошки висмутида Gd4Bi3 и антимонида Рг4SЬ3 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 1400±50°С и при этой температуре выдерживают 2-4 ч. После это 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 2 ч. не достигается полной гомогенизации продукта, а продолжительность синтеза более 4 ч. не имеет смысла, поскольку дальнейшее продолжение времени синтеза не влияет на фазовый состав полученного гомогенного продукта. Синтез при температуре ниже 1350 °С приводит к образованию негомогенного продукта, вследствие неполного взаимодействия Gd4Bi3 с Рг45Ь3.
Твердые растворы составов Gd4-xBi3-yPrxSby (х= 0.4-3.6; у = 0.3-2.7) синтезируются при одном и том же температурном и временном режиме, т.е. при 1400±50°С и времени выдержки 2-4 ч.
Получение твердых растворов иллюстрируется следующими примерами:
Пример 1. При получении твердого раствора состава Gd3.2Bi2.4Pr0.8iSb0.6 в количестве 10 г, в соотношении мольных долей Gd4Bi3 и Рг4SЬ3 как 0.8:0.2, 8.440 г порошка Gd4Bi3 смешивают с 1.560 г порошка Рг4SЬ3. Затем смесь прессуют в таблетку и загружают в герметичный тигель из молибдена. Нагрев тигля с таблеткой от комнатной температуры до 1400±50°С осуществляют в вакууме 1.33-10-2 Па и выдерживают при этом 2-4 ч. После этого печь и тигель с таблеткой охлаждают до комнатной температуры.
Пример 2. При получении твердого раствора состава Gd1.6Bi1.2Pr2.4Sb1.8 в количестве 15 г, в соотношении мольных долей Gd4Bi3 и Рг4SЬ3 как 0.4:0.6, 7.111 г порошка Gd4Bi3 смешивают с 7.889 г порошка Рг48Ьз. Затем смесь прессуют в таблетку и загружают в герметичный тигель из молибдена. Нагрев тигля с таблеткой от комнатной температуры до 1400±50 °С осуществляют в вакууме 1.33-10-2 Па и выдерживают при этом 2-4 ч. После этого печь и тигель с таблеткой охлаждают до комнатной температуры.
Пример 3. При получении твердого раствора состава Gd2Bi1.5Pr2Sb1.5 в количестве 25 г, в соотношении мольных долей Gd4Bi3 и Рг4SЬз как 0.5:0.5, 14.371 г порошка Gd4Bi3 смешивают с 10.629 г порошка Рг48Ь3. Затем смесь прессуют в таблетку и загружают в герметичный тигель из молибдена. Нагрев тигля с таблеткой от комнатной температуры до 1400±50 °С осуществляют в вакууме 1.33-10 Па и выдерживают при этом 2-4 ч. После этого печь и тигель с таблеткой охлаждают до комнатной температуры.
Установлено, что висмутид Gd4Bi3 и антимонид Рг4SЬ3 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-yPrxSby (х= 0.4-3.6; у = 0.3-2.7) выше температуры Кюри Рг4SЬ3 и в интервале 10-90 мол.% Рг4SЬ3 составляет 25-238 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.