ТВЕРДЫЙ РАСТВОР НА ОСНОВЕ АНТИМОНИДА ГАДОЛИНИЯ И ВИСМУТИДА ПРАЗЕОДИМА

Изобретение относится к новым химическим соединениям, а именно к твердым растворам на основе антимонида Gd5-xSb3 и висмутида Pr5Bi3 с общей формулой Gd5-xSb3-yPrxBiy, где (х= 0.5-4.5; у = 0.3-2.7). Они могут быть использованы как магнитные материалы в криогенной технике.
Твердые растворы получают смешиванием порошка антимонида Gd5-xSb3 и висмутида Pr5Bi3 в молярном соотношении (0.9-01):(0.1-0.9). Смесь прессуют в таблетку и проводят ее нагрев до 1623±50 К в вакууме при оста¬точном давле-нии 1.33-10"2 Па с выдержкой в течение 2-3 ч.
Твердые растворы кристаллизуются в гексагональной сингонии типа Мn5Si3. Парамагнитная температура Кюри твердых растворов составляет 13-206 К.

Изобретение относится к новым химическим соединениям, а именно к твердым растворам на основе антимонида Gd5Sb3 и висмутида Pr5Bi3 с общей формулой Gd5-xSb3-yPrxBiy (х = 0.5-4.5; у = 0.3-2.7). Они могут быть использованы как магнитные материалы в криогенной технике.
Среди соединений редкоземельных элементов с сурьмой, проявляющие магнитные свойства, наиболее высокую парамагнитную температуру Кюри (265 К [1,2]) имеет Gd5Sb3 Висмутид - Pr5Bi3 также проявляет магнитные свойства. Однако, определенным недостатком Pr5Bi3, объясняемым его физико-химической природой является то, что он по сравнению с антимонидом Gd5Sb3 имеет относительно низкую парамагнитную температуру Кюри (13 К [3]).
Целью изобретения является получение на основе антимонида Gd5Sb3 и висмутида Pr5Bi3 твердых растворов Gd5-xSb3-yPrxBiу (х= 0.5-4.5; у = 0.3-2.7) -магнитных материалов, парамагнитная температура Кюри которых была бы выше, чем у Pr5Bi3.
Для достижения цели на основе антимонида Gd5Sb3 и висмутида Pr5Bi3 приготавливают твердые растворы состава. Gd5-xSb3-yPrxBiy (x= 0.5-4.5; у = 0.3-2.7). Антимонид Gd5Sb3 и висмутид Pr5Bi3 являются изоструктурными соединениями и кристаллизуются в кубической сингонии типа NaCl ( табл. 1).
Для получения гомогенных твердых растворов указанных составов порошки антимонида Gd5Sb3 и висмутида Pr5Bi3 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 1623±50 К и при этой температуре выдерживают 2-3 ч. После это печь выключают и тигель с веществом охлаждают до комнатной температуры.
Скорость нагрева и охлаждения печи составляет 80 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 продолжи-тельности менее 2 ч. не достигается полной гомогенизации 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 температуре
свыше 1623±50 К нежелательно, так как при этом возможно частичное диспропорционирование Gd5Sb3.
Твердые растворы составов Gd5-xSb3-yPrxBiy (x= 0.5-4.5; у = 0.3-2.7) синтезируются при одном и том же температурном и временном режиме, т.е. при 1623±50 К и времени выдержки 2-3 ч.
Получение твердых растворов иллюстрируется следующими примерами:
Пример 1. При получении твердого раствора состава Gd4.0Sb2.4Pr1.0Bi0.6 в количестве 10 г, в со-отношении мольных долей Gd5Sb3 и Pr5Bi3 как 0.8:0.2, 7.758 г порошка Gd5Sb3 смешивают с 2.242 г порошка Pr5Bi3. Затем смесь прессуют в таблетку и загружают в герметичный тигель из молибдена. Нагрев тигля с таблеткой от комнатной температуры до 1623±50 К 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 Gd3.0Sb1.8Pr2.0Bi1.2 в количестве 15 г, в со-отношении мольных долей Gd5Sb3 и Pr5Bi3 как 0.6:0.4, 8.471 г порошка Gd5Sb3 смешивают с 6.529 г порошка Pr5Bi3. Затем смесь прессуют в таблетку и загружают в герметичный тигель из молибдена. Нагрев тигля с таблеткой от комнатной температуры до 1623±50 К 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 3. При получении твердого раствора состава Gd1.5Sb0.9Pr3.5Bi2.1B количестве 20 г, в.соотношении мольных долей Gd5Sb3 и Pr5Bi3 как 0.3:0.7, 5.40 г порошка Gd5Sb3 смешивают с 14.60 г порошка Pr5Bi3. Затем смесь прессуют в таблетку и загружают в герметичный тигель из молибдена. Нагрев тигля с таблеткой от комнатной 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 охлаждают до комнатной температуры.
Кристаллохимические характеристики полученных твердых растворов приведены в табл. 1. Установлено, что Gd5Sb3 и Pr5Bi3 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 Gd5-xSb3.y PrxBiy (x= 0.5-4.5; у = 0.3-2.7) выше температуры Кюри Pr5Bi3. При этом наибольшее значение температуры Кюри (340 К) показывает твердый раствор Gd4.5Sb2

1. Абдусалямова М.Н., Абулхаев В.Д., Чечерников В.И. Магнитные свойства антимонидов РЗЭ состава М5SЬ3//Изв АН СССР. Неорганические материалы. 1981, Т.17, №12, с. 2271-2273.
2. Abdusaljamova M.N., Abulhaev 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, электрофизические и магнитные свойства твердых растворов системы Gd4Bi3-Pr4Bi3//Becтник технического университета им. Академика М.С.Осими. 2008, №3, cтр. 25-29.