РОЗДІЛ 2 МЕТОДИКА ЕКСПЕРИМЕНТУ
2.1. Синтез і температурна обробка зразків
Для приготування зразків використовували компактні рідкісноземельні метали,
порошки червоного фосфору, електролітичного кобальту та нікелю, а також
кристалічні арсен та стибій чистотою не менше 0.999 мас. част. основного
компоненту.
Зразки для дослідження фазових рівноваг та побудови ізотермічних перерізів
діаграм фазових рівноваг синтезували за допомогою нижче перелічених методів:
Сплавляння суміші вихідних компонентів в електродуговій печі.
Стружку рідкісноземельних металів перемішували із порошками кобальту (нікелю)
та червоного фосфору (арсену, стибію) і пресували в стальній пресформі під
тиском ~5 МПа. Зразки сплавляли в електродуговій печі із вольфрамовим
електродом на мідному водоохолоджуваному поді в атмосфері очищеного аргону. Цей
метод ми застосовували для синтезу зразків із вмістом Фосфору або Арсену не
більше 0.36 мол. част., а у випадку Стибію – 0.50 мол. част. Крім того, завдяки
втратам фосфору або арсену чи стибію під час сплавляння в електродуговій печі,
ми брали невеликий надлишок даних компонентів (до 0.02 мас. част.).
Спікання у вакуумованих кварцевих ампулах.
Даний метод складається із двох послідовних стадій. У першій стадії спресовані
у таблетки суміші компонентів запаювали в вакуумовані кварцеві ампули і
поступово (100 К на добу) нагрівали до 970-1070 К, витримували при цій
температурі протягом 5-7 діб і повільно охолоджували або гартували в холодну
воду. У другій стадії, отримані зразки, знову розтирали, пресували у таблетки
та ще раз спікали не менше 500 год. Ми послуговувались даним методом для
синтезу зразків із вмістом Фосфору або Арсену 0.35-0.70 мол. част. та Стибію
більше 0.50 мол. част.
Гомогенізуючий відпал.
Гомогенізуючий відпал всіх зразків, одержаних за допомогою вище перелічених
методів, проводили в муфельній печі не менше 720 год з наступним гартуванням
ампул у холодну воду. Час відпалу підбирали експериментально: зразок вважали
гомогенним у випадку, коли висококутові рефлекси на рентгенограмах порошку
розщеплювались на б1 та б2 складові, а їх набір залишався незмінним незалежно
від часу відпалу. При виборі температури відпалу, керувались значеннями
температур плавлення чистих компонентів, відомих бінарних сполук та евтектичних
сумішей в подвійних системах (вибирали температури відпалу зразків нижче
температур плавленя зазначених фаз на діаграмах стану відповідних подвійних
систем).
Склад зразків на кожній стадії синтезу контролювали через порівняння маси
вихідної шихти та отриманого зразка. Якщо втрати при синтезі та відпалі не
перевищували 1% від маси вихідних компонентів, склад зразка приймався рівним
складу шихти.
Для вирощування монокристалів ми використовували метод кристалізації з розплаву
олова: спресовану у таблетку суміш вихідних компонентів або попередньо
синтезований зразок (перетертий в порошок і також спресований у таблетку) масою
1 г поміщали в корундовий тигель разом з 4-5 г металічного олова, запаювали у
вакуумовану кварцеву ампулу, яку повільно нагрівали до 1070-1270 К, витримували
при 1070-1270 К 2-3 доби, після чого повільно (50 К на добу) охолоджували до
кімнатної температури. Матрицю із олова розчиняли у розведеній (1:1) HCl.
2.2. Рентгенофазовий аналіз
Рентгенограми порошку для аналізу фазового складу зразків отримували за
допомогою приладу УРС-60 в камерах РКД діаметром 57.3 мм на CrK-випромінюванні
з використанням асиметричної закладки плівки [116]. Ідентифікацію фаз проводили
порівнянням порошкограм досліджуваних зразків із рентгенограмами чистих
компонентів, бінарних та тернарних сполук. З метою уточнення фазового складу
зразки досліджували дифрактометрично (порошкові дифрактометри ДРОН-3М та
HZG-4a, CuKб-випромінювання) та методом Гіньє (порошковий дифрактометр Image
Plate Huber, G 670, CuKa1- або FeKa1-випромінювання).
На основі рентгенофазового аналізу встановлювали області існування сполук та
будували ізотермічні перерізи діаграм стану.
2.3. Металографічний аналіз
Металографічний аналіз проводили з метою уточнення даних рентгенофазового
аналізу та визначення складу окремих фаз. Шліфи зразків готували механічним
поліруванням зразка, поміщеного в епоксидну смолу, на абразивному камені із
розміром зерна 0.25 мм. На відполіровану поверхню зразка одразу ж наносили
тонкий шар золота або графіту для забезпечення доброї електропровідністі та з
метою захисту поверхні від можливого окиснення при контакті із повітрям. Для
визначення якісного та кількісного складу зразків, виготовлені препарати
досліджували методами ЕРМА (Camebax SX 50) або EDAX (растровий електронний
мікроскоп Jeol JSM-6400). В окремих випадках, прецизійний кількісний аналіз фаз
здійснювали за допомогою мікрозонду Castaing а l’IFREMER: поверхню препаратів
площею 1 мк2 опромінювали пучком сильно прискорених електронів; випромінювання
аналізували за допомогою спектрометра з дисперсією по довжині хвилі
(аналізований об’єм зразка 1 мк3); кількісний вміст елементів визначали
порівнянням інтенсивності рентгенівського випромінювання елементів у зразку з
інтенсивностями випромінювання еталонів тих самих елементів (похибка визначення
складає менше 1%).
2.4. Дослідження фізичних властивостей
Залежність магнітної сприйнятливості від температури досліджували в інтервалі
температур 80-300 К в зовнішньому магнітному полі до 1.3 Т, використовуючи
місток Фарадея (SUS-10, A. Paar), а також в інтервалі температур 4.2-100 К із
використанням приладу Lake Shore AC 7000 (f = 133.3 Гц, Bac = 1мТ).
Поміри електроопору проводили в інтервалі температур 4.2-300 К із використанням
звичної чотирьохелектродної опції прилад
- Київ+380960830922