Фазовые равновесия в системах Pd-Cu-Sn и Pd-Au-Sn - экспериментальное исследование и термодинамический расчет (1105451), страница 11
Текст из файла (страница 11)
Результаты ЭДМА сплавов системы Pd–SnСостав сплава по№сплавашихте, ат.%PdSnTемператураотжига, ºС82Snα84,515,5Pd3Sn75,824,2α84,615,4Pd3Sn75,224,8Pd3Sn75,824,2Pd3Sn73,326,7Pd2Sn66,433,6Pd2Sn65,934,1γ-Pd2-xSn64,235,8Pd2Sn66,833,2γ-Pd2-xSn63,136,9500Pd20Sn1361,039,0800Pd20Sn1362,038,0Pd20Sn1359,840,2PdSn51,448,6PdSn51,648,418800ПO27525800ПO37030800ПO4ПO5ПO6ПО7ПO867656058503335404250(а)Состав фазы, ат.%Pd500ПО1Фаза800800500500(б)Рисунок 27. Рентгенограмма (а) и микроструктура (б) образца ПО6, отожженного при500 °СМикроструктура сплава состава Pd58Sn42 (ПО7) после отжига при 500 °С показана наРисунке 28,а. Видно, что состав сплава соответствует двухфазной области. По данным РФА, наего рентгенограмме присутствуют линии соединений Pd20Sn13 и PdSn (Рисунок 28,б). Состав57сплава ПО8 по результатам энергодисперсионного микроанализа мало отличался от составашихты (Таблица 9).
Микроструктура этого сплава была однофазной, а на рентгенограммеприсутствовала одна система отражений, соответствующая структуре соединения PdSn.(а)(б)Рисунок 28. Микроструктура (а) и рентгенограмма (б) образца ПО7, отожженного при500 °ССплавы ПО2-ПО5 исследовали после отжига при 800 °С. Как показали результатырентгенофазового анализа, в образце ПО2 состава Pd75Sn25 присутствовала фаза Pd3Sn, вобразце ПО3 состава Pd70Sn30 –соединения Pd3Sn и Pd2Sn, в образцах ПО4 (Pd67Sn33) и ПО5(Pd65Sn35) – Pd2Sn и γ-Pd2-xSn.
Параметры решеток соответствующих фаз приведены в Таблице9, рентгенограмма образца ПО5 – на Рисунке 29.Рисунок 29. Рентгенограмма образца ПО5, отожженного при 800 °С58III.2.2.Система Pd–Cu–SnДля изучения фазовых взаимодействий в системе Pd–Cu–Sn было синтезировано 68сплавов. Чтобы избежать их подплавления во время изотермического отжига, ряд сплавов передпроведением отжига исследовали методом дифференциально-термического анализа (ДТА)(Таблица 10). Полученные данные о температурах плавления этих сплавов позволилиопределить составы образцов, пригодных для исследования при 500 (Рисунок 30,а) и 800 °С(Рисунок 30,б).Таблица 10. Результаты ДТА сплавов системы Pd–Cu–SnСостав образца пошихте, ат.%№сплаваPdCuТемпературасолидус, °CТемператураликвидус, °CSn423851277681312105535571742351070207828228156025800821415701581787911254035758824(а)(б)Рисунок 30.
Составы образцов, исследованных (а) – при 500 °С; (б) – при 800 °ССплавымикроанализаизучали(ЭДМА),методамимикроструктурногорентгенофазового(РФА),анализа,энергодисперсионногорентгеноструктурного(РСА)идифференциально-термического (ДТА) анализа. На основании результатов исследованияпостроены изотермические сечения системы Pd–Cu–Sn при 500 и 800 С до содержания олова50 ат.%, определены структуры новых тройных соединений, реализующихся в системе, а также59установлены температуры плавления сплавов, принадлежащих области ГЦК-твердого растворана основе палладия и меди.III.2.2.1.Изотермическое сечение системы Pd–Cu–Sn при 500 ˚СИзотермическое сечение системы Pd–Cu–Sn при 500 ˚С до содержания олова 50 ат.%представлено на Рисунке 31.
Из рисунка видно, что ГЦК-компоненты данной системы образуютмежду собой -твердый раствор, область существования которого прерывается равновесиями сучастием фазы β-CuPd со структурой CsCl, проникающей в тройную систему до ~2 ат.% Sn.Растворимость олова в -фазе максимальна на стороне Pd–Sn изотермического треугольника иминимальна (1 ат.%) при содержании меди 8598 ат.%. На стороне Cu–Sn растворимостьолова в меди составляет 9,7 ат.%.Рисунок 31. Изотермическое сечение системы Pd–Cu–Sn при 500 °СВ области, богатой палладием, в системе Pd–Cu–Sn при 500 С существует тройноесоединение τ1. Оно реализуется в интервале составов от 4 до 29 ат.% Cu, при этом по мереувеличения содержания меди концентрация олова в нем уменьшается от 20 до 17 ат.% Sn.Структура этогосоединения принадлежит группе симметрии I4/mmm.Определениеструктурного типа τ1-фазы описано в Разделе III.2.2.3.
Со стороны Cu–Sn при 20 ат.% Sn втройную систему до ~2 ат.% Pd проникает фаза δ-Cu41Sn11 с собственной структурой Cu41Sn11.При содержании олова от 24 до 32 ат.% в системе Pd–Cu–Sn установлено существованиеобластей гомогенности пяти фаз: фазы на основе соединения Pd3Sn, тройной фазы,60обозначенной на Рисунке 31 как τ2, и трех фаз на основе соединений медно-оловянной системы– γ-Cu3Sn, ε-Cu3Sn и ζ-Cu10Sn3. Фаза Pd3Sn со структурой AuCu3 растворяет в себе не более2 ат.% Cu. Тройная фаза τ2 с собственной структурой существует вдоль изоконцентраты олова25 ат.% от 9 до 33 ат.% Cu. Фаза γ-Cu3Sn со структурой BiF3 реализуется в интервале составовот ~18 до ~43 ат.% Pd и имеет довольно широкую область гомогенности по олову (~6 ат.%).Фаза ε-Cu3Sn растворяет в себе 14 ат.% Pd, по мере увеличения содержания палладия ее областьгомогенности несколько расширяется.
Практически вплотную к нижней границе областигомогенности фазы ε-Cu3Sn от 4 до 14 ат.% Pd примыкает фаза ζ-Cu10Sn3, существующая вграничной двойной системе Cu–Sn при температуре выше 582 ºС.При содержании олова более 25 ат.% на изотермическом сечении со стороны системыPd–Sn в твердофазных равновесиях участвуют четыре фазы: Pd2Sn, γ-Pd2–xSn, Pd20Sn13 и PdSn.Фазы Pd2Sn и PdSn со структурами типа Co2Si и MnP соответственно, практически нерастворяют медь; область гомогенности фазы Pd20Sn13 с собственной структурой существует до~5 ат.% Cu, область гомогенности фазы γ-Pd2–xSn – как минимум, до 38 ат.% Cu (дальнейшеераспространение фазы γ-Pd2–xSn в тройную систему ограничивается появлением жидкой фазы).Как видно из Рисунка 31, область гомогенности фазы на основе соединения γ-Pd2–xSn соструктурой Ni2In сначала расширяется в сторону идеального стехиометрического состава(Pd,Cu):Sn = 2:1, а затем оказывается направленной к составу изоструктурной ей фазыη-Cu55Sn45, существующей в двойной системе Cu–Sn.Перед исследованием трехкомпонентных образцов системы Pd–Cu–Sn, содержащихα-твердыйраствор,былпроведенмикроструктурный,рентгенофазовыйиэнергодисперсионный анализ двух сплавов палладия с медью (ПМ1 и ПМ2) и одного сплаваолова с медью (МО1) (Таблицы 11, 12).
Составы первых двух сплавов соответствовалиобластям гомогенности упорядоченных фаз, существующих при температуре настоящегоисследования на равновесной диаграмме состояния системы Cu–Pd (Рисунок 4). Как иследовало ожидать, микроструктура этих двух сплавов была однофазной, состав фазы в каждомобразце соответствовал составу шихты, а на рентгенограммах присутствовали линии,соответствующие фазам β-CuPd (тип CsCl) (ПМ1) и Cu3Pd (Cu3Au) (ПМ2). Параметры решетоксоответствующих фаз приведены в Таблице 12.Структура образца состава Cu86Sn14 (МО1) оказалась двухфазной (Рисунок 32,а). По егорентгенограмме были определены параметры решетки ГЦК-твердого раствора и фазыδ-Cu41Sn11, обладающей собственной структурой (Таблица 12).
Содержание олова в ГЦКтвердом растворе по результатам ЭДМА составило 9,7 ат.% (Таблица 11).61Таблица 11. Результаты РФА образцов системы Pd–Cu–Sn, отожженных при 500 ˚С№ сплаваСостав сплава пошихте, ат.%Число фазФазаbcCsCl2,9661(6)––Cu3PdCu3Auαδ-Cu41Sn11αγ-Cu3Snαγ-Cu3Snζ-Cu10Sn3-Cu3Snε-Cu3Sn (a)γ-Cu3Snγ-Pd2–xSnε-Cu3Snγ-Pd2–xSnαγ-Cu3Snατ1Pd3Snτ1ατ1Cu3,6689(9)3,6850(14)––––Cu41Sn11CuBiF3CuBiF3Cu10Sn3BiF3Cu3SnBiF3Ni2InCu3SnNi2InCuBiF3CuНа основе InCu3AuНа основе InCuНа основе In17,946(5)–3,6263(4)–6,1691(4)–3,6144(5)–6,2045(4)–7,3791(2)–6,111(5)–––6,1918(7)–4,312(1)–5,518(3)4,738(15)4,2565(9)–3,6272(5)–6,1744(7)–3,9277(8)–2,8717(2)–3,9662(10)–2,8711(3)–3,9710(9)–2,8797(9)–CuSnПM14258–1β-CuPdПM21684–1МО1–86142157015273540252815602521125403531210553521410801021577518316755201177010202–––––7,966(3)–––5,3865(9)4,3213(8)5,2234(10)–––3,7152(11)–3,7205(14)–3,680(3)61aPd4Параметры решетки, ÅСтруктурный тип626710233196715182205033173232925455030252511304035253311065251325781723325601523510751523655103513765530238455503τ1Pd3Snτ2 (a)ατ1CuPdατ1τ2γ–Cu3Snτ2α (a)γ-Cu3Snτ2ε-Cu3Snαζ-Cu10Sn3ατ2αζ-Cu10Sn3γ-Pd2–xSnτ2Pd2Snγ-Pd2–xSnPdSnPd5Sn7 (а)На основе InCu3AuPd2CuSnCuНа основе InCsClCuНа основе InPd2CuSn (a)BiF3Pd2CuSnCuBiF3Pd2CuSnCu3SnCuCu10Sn3CuPd2CuSnCuCu10Sn3Ni2InPd2CuSnCo2SiNi2InMnPPd5Sn72,8766(5)3,9679(10)–3,8506(14)2,8770(7)3,0099(12)3,67318(16)2,8726(2)–6,1452(6)8,984(3)–6,2194(16)8,977(6)5,536(3)3,6642(3)7,377(9)3,6144(5)8,946(2)3,6415(10)7,4086(16)4,3699(10)9,083(3)8,088(3)4,228(5)6,3284(14)–––––––––––5,9237(8)––5,918(6)4,759(2)–––5,910(16)–––5,9210(7)5,6445(15)–6,1369(8)–3,7188(14)–––3,6862(24)––3,5339(11)––4,5279(2)––4,528(3)4,385(12)–7,947(2)–4,527(1)–8,0084(17)5,5652(3)4,5330(15)4,3010(9)5,364(3)3,8892(6)–62186330205024140253524355153034537720246455232471583224850545249555402PdSn2γ-Pd2–xSnγ-Cu3Snγ-Pd2–xSnτ2Pd2Snγ-Pd2–xSnαζ-Cu10Sn3CuPdαατ2 (a)γ-Pd2–xSnPdSnPd20Sn13PdSn (a)PdSn2Ni2InBiF3Ni2InPd2CuSnCo2SiNi2InCuCu10Sn3CsClCuCuPd2CuSnNi2InMnPNi13Ga3Ge6MnP(a) Количество фазы в образце недостаточно для определения параметров ячейки6,456(9)6,456(9)4,2884(16)–6,2165(10)–4,3525(9)–8,992(4)5,9368(5)8,087(4)5,626(3)4,373(6)–3,6834(13)–7,351(3)–2,9992(6)–3,7229(7)–3,6359(2)–––4,362(5)–6,3320(2) 6,312(3)8,764(2)–––12,149(2)5,326(4)–5,503(2)4,5353(2)4,3154(2)5,683(2)–7,902(4)––––5,571(2)3,8857(15)16,810(9)–634064Таблица 12.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
