Порошковая дифрактометрия в материаловедении. Часть II. Кузьмичева Г.М. - 3 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

МИРЭА | Москва

Составители: 

Рубрика: 

-5-
1.1.1. Определение состава твёрдого раствора.
а.Твердые растворы замещения
Состав твёрдого раствора замещения общего вида A
X
B
1-X
определяется по формулам (в предположении аддитивности):
a
тв.р-ра
=a
1
x+a
2
(1-x) (1)
a
тв.р-ра
– параметр элементарной ячейки твёрдого раствора,
a
1
и a
2
- соответственно параметр элементарной ячейки
компонента А и компонента B,
x-мольная доля компонента А.
V
тв. р-ра
=V
1
1/3
x+V
2
1/3
(1-x) (2)
V
тв. р-ра
– объем элементарной ячейки твёрдого раствора,
V
1
и V
2
-соответственно объем элементарной ячейки
компонента А и компонента B,
x-мольная доля компонента А.
Для точного определения состава необходимо знание
прецизионных значений параметров элементарной ячейки
компонентов А и В и твердого раствора.
Пример. Непрерывные твердые растворы Cd(Se
x
Te
1-x
)
кристаллизуются в структурном типе ZnS (сфалерит; пр. гр.
F-43m). Зная параметры элементарной ячейки фаз граничных
составов CdSe (a
1
=5.832Å) и СdTe (a
2
=6.478Å) и некоторого
твердого раствора (a=5.989Å), по формуле (1) можно
определить его состав: Cd(Se
0.757
Te
0.243
) (x=0.757).
-6-
Однако строго прямолинейная зависимость параметров
ячейки от состава наблюдается довольно редко. Наоборот,
весьма обычны отклонения от него, которые можно выразить с
помощью параболической зависимости
a
тв.р-ра
=a
1
x+a
2
(1-x) ±x(1-x)
δ
(3)
δ
- некоторый параметр, который может иметь как знак плюс
(для положительных отклонений), так и знак минус (для
отрицательных отклонений).
Отклонение от аддитивности может быть вызвано рядом
причин: разными свойствами взаимодействующих компонентов
(например, теплоемкости, коэффициента термического
расширения, cжимааемости, модуля сдвига), изменением
формальных зарядов катионов, наличием вакансий, частичным
упорядочением катионов в полиэдре
, взаимным влиянием
полиэдров друг на друга.
Пример. Непрерывные твердые растворы Ag(Ga
-x
In
x
)Se
2
кристаллизуются в структуре типа CuFeS
2
во всем интервале
составов. Структура типа халькопирита (пр. гр. I 42d)
представляет собой сверхструктуру по отношению к структуре
типа ZnS (сфалерит), в которой атомы Cu и Fe упорядоченно (в
шахматном порядке) распределяются по позициям Zn. В
структуре Ag(Ga
-x
In
x
)Se
2
типа CuFeS
2
атомы Ag
1+
занимают 
                                  -5-                                                                  -6-
   1.1.1. Определение состава твёрдого раствора.                          Однако строго прямолинейная зависимость параметров
                 а.Твердые растворы замещения                           ячейки от состава наблюдается довольно редко. Наоборот,
  Состав твёрдого раствора замещения общего вида AXB1-X                 весьма обычны отклонения от него, которые можно выразить с
определяется по формулам (в предположении аддитивности):                помощью параболической зависимости
                       aтв.р-ра=a1x+a2(1-x) (1)                                        aтв.р-ра=a1x+a2(1-x) ±x(1-x)δ (3)
  aтв.р-ра – параметр элементарной ячейки твёрдого раствора,              δ - некоторый параметр, который может иметь как знак плюс
  a1 и a2 - соответственно параметр элементарной ячейки                 (для положительных отклонений), так и знак минус (для
  компонента А и компонента B,                                          отрицательных отклонений).
  x-мольная доля компонента А.                                            Отклонение от аддитивности может быть вызвано рядом
                                 1/3         1/3
                   Vтв. р-ра=V1 x+V2 (1-x) (2)                          причин: разными свойствами взаимодействующих компонентов
  Vтв. р-ра – объем элементарной ячейки твёрдого раствора,              (например,    теплоемкости,     коэффициента        термического
  V1    и   V2-соответственно     объем        элементарной    ячейки   расширения,   cжимааемости,     модуля   сдвига),    изменением
  компонента А и компонента B,                                          формальных зарядов катионов, наличием вакансий, частичным
  x-мольная доля компонента А.                                          упорядочением катионов в полиэдре, взаимным влиянием
  Для точного определения состава необходимо знание                     полиэдров друг на друга.
прецизионных значений параметров элементарной ячейки                      Пример. Непрерывные твердые растворы Ag(Ga-xInx)Se2
компонентов А и В и твердого раствора.                                  кристаллизуются в структуре типа CuFeS2 во всем интервале
  Пример.     Непрерывные       твердые       растворы   Cd(SexTe1-x)   составов. Структура типа халькопирита (пр. гр. I 42d)
кристаллизуются в структурном типе ZnS (сфалерит; пр. гр.               представляет собой сверхструктуру по отношению к структуре
F-43m). Зная параметры элементарной ячейки фаз граничных                типа ZnS (сфалерит), в которой атомы Cu и Fe упорядоченно (в
составов CdSe (a1=5.832Å) и СdTe (a2=6.478Å) и некоторого               шахматном порядке) распределяются по позициям Zn. В
твердого    раствора    (a=5.989Å),     по     формуле   (1)   можно    структуре Ag(Ga-xInx)Se2 типа CuFeS2 атомы Ag1+ занимают
определить его состав: Cd(Se0.757Te0.243) (x=0.757).

Страницы