Твердые растворы антимонидов редкоземельных элементов и способ их получения

 

Сущность изобретения: твердые растворы состава Hos-xGdxSbs являются магнитными материалами, имеющими высокие значения намагниченности (1,42-1,46 ) и температуру Кюри (110-136 К). Твердые растворы получают смешиванием антимонидов гольмия и гадолиния в соотношении мольных долей 4:1. Смесь прессуюд в таблетку, нагревают до температуры 1250- 1350°С в вакууме 1,33 Па и выдерживают 2-3 ч. Твердый раствор Ho4GdSb3 имеет температуру Кюри 125 К, намагниченность 1,44 Тл м кг . 2 с.п. ф-лы, 2 табл. о -5 Ј

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (Я)5 С 01 F 17(ОО

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

43 а- . «1 1 0!i ":"

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

°, E! l F гг, 1

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4835669/26 (22) 05.04 90 (46) 15.07.92. Бюл. Ь 26 (71) Институт химии.им; В,И.Никитина (72) B.Ä.Àáóëõàåâ

f53) 546.66(088.8) (56) Абдусалямова М.Н. и. др. Магнитные .. свойства антимонидов редкоземельных элементов, состава М5$Ьз..— Известия

АН СССР. Неорганические материалы.

Т:, 17, N. 12. 1981, с. 227.1-2273.

AbdusalJamоча М.N. at. аИ, Pyslcal апб

chemical properties of the гаге earth

antlmonldes, Ы5$Ьз. — G. -of. the 1.езз,—

Common Metals. 120, 1986, р.281-285.: с

Изобретение относится к новым химическим соединениям, а именно к твердым растворам на основе редкоземельных элементов и сурьмы с общей формулой

Но5-хббх$Ьз (х=0,5-1.5) и к способу их пол учения. Они могут быть использованы как магнитные материалы в криогенной технике;

Ивестны антимониды некоторых редкоземельных элементов иттриевой подгруппы с общей формулой Ln5$bs (Ln=Gd, Tb, Dy;

Но), проявляющие при низких температурах .(86-263 К) ферромагнитное упорядочение, с относительно высокими значениями парамагнитной температуры Кюри, Среди указанных айтимонидов наибольшую намагниченность в магнитном поле до 20 КЭ проявляет антимонид гольмия

Н05$ЬЗ(1,47 . 10 Тл . м . кг ). Этд позволяет отнести его к перспективному магнитному материалу.

„„5U„, 1747386А1 (54) ТВЕРДЫЕ РАСТВОРЫ АНТИМОНИДОВ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛ ЕM EHT08 И

СПОСОБ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ (57) Сущность изобретения: твердые раствоРы состава Но5-хббх$Ьз ЯвлЯютсЯ магнитными материалами, имеющими высокие значения намагниченности (1,42-1,46Тл мзкг-") и температуру Кюри (110-136 К).

Твердые растворы получают смешиванием антимонидов гольмия и гадолиния в соотношении мольных долей 4:1, Смесь прессук1т в табле гку, нагревают до температуры 12501350 С в вакууме 1,33 10 Па и выдержи:вают 2-3 ч. Твердый раствор Но бб$Ьз имееттемператуоу Кюои 125 К, намагничен- (= ность 1,44Тл ° м . кг .2с.п. ф-лы,2табл, <

Однако существенным недостатком

Ho5Sbg, .объясняемым его физико-химической природой, является,то, что он имеет: относительно низкую температуру Кюри, которая составляет 86 К, Цель изобретения — синтез на оснрве антимонидов гольмия Но5$Ьз и гадолиния

6б5$ЬЗ твердых растворов Но5-х6бх$ЬЗ (х=0,5-1,.5), магнитных материалов, у которых сохранялась бы высокое значение намагниченности, а температура Кюри была бы существенно выше, чем у Но5$Ьз, Для достижения цели на основе антимонидов Но5$ЬЗ и Gd5$bg приготавливают твердые растворы состава. Но5-хбб5$Ьз (х=0,5-1,5).

Для получения гомогенных твердых растворов указанных составов порошки анти-. монидов Н05$Ьз, Об5$Ьз, свойства которых . приведены в табл.1., смешивают в определенном .стехиометрическом соотношении, прессуют в таблетку и помещают в герме-

1747386

4 тичный молибденавый тигель. Затем тигель с веществом подвергают нагреву в вакуумированнай среде(до 1,33 10 Па) от комнатной температуры да 1300 + 50 С и при этой . температуре выдерживают 2-3 ч. После этого печь выключают и тигель с веществом охлаждают да комнатной температуры. Скорость нагрева и охлаждения печи составляет 30 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 продолжительности синтеза менее 2 ч не достигается полной гомагенизации продукта, а продолжать синтез более 3 ч не имеет смысла, поскольку дальнейшее продолжение времени синтеза практически не влияет на фазовый состав полученного гомогенного продукта, Проводить синтез твердых растворов при температуре свыше 1350 С нежелательно, так как при этом возможна частичное диспропарциониравание Но55ЬЗ. Синтез при темпера- туре ниже 1250 С приводит к образованию негомогенного продукта вследствие непалнога взаимодействия Но5$Ьз с Gcl5$b3, Твердые растворы составов от х=0,5 до

x=1,5 синтезируются при одном и том же температурном и временном режиме, т.е. при 1300 - 50îC и времени выдержки 2-3 ч.

Пример I. При получении твердого раствора Но5-xGdxSb3 при х=0,5 состава

Ноп.56do,5$bç в количестве 9,480 г порошки

Но5$Ьз и 6д5$Ьз смешивают в соотношении их мольных долей как 0,9:0,1. Для этого берут 8,560 r парашка Но5$Ьз и 0,920 r парашка 605$Ьз. Затем смесь прессуют в таблетку и загружают в герметичный тигель из молибдена. Нагрев тигля с таблеткой от комнатной температуры да 1250-.1350 С . осуществляют в вакууме l,33 102 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 HopGdSb3 (x--1) в количестве

14,172 r в соотношении мольных долей

Но5$Ьз и бб5$Ьз как 0,8;0,2; 11,412 r порошка Но5ббз смешивают с 2,760 г порошка

6d5Sb3. Смесь прессуют в таблетку и загружают в герметичный тигель из молибдена, Тигель с таблеткой нагревают в вакууме

1,33 10 Па до 1250-1350 С и выдерживают при этом 2-3 ч.

Пример 3. При получении твердого

Раствора Ноз,56df.5$b3 (х=1,5) в количестве

1S,84 г в соотношении мальных далей

Ho5Sb3 и бб5$Ьз как 0,7:0,3; 13,320 г порошка Ho5Sb3 смешивают с 5,520 r порошка

GcI5Sb3, прессуют s таблетку и загружают в герметичный тигель из молибдена. Нагрев

5 тигля с таблеткой осуществля от в вакууме

1,33 . 10 Па до температуры 1250-1350 С и выдерживают при этом 2-3 ч. Затем тигель с веществом охлаждают до комнатной температуры. IO . Характеристики полученных твердых растворов приведены в табл;2.

Установлена, что антимонид гольмия и гадалиния образуют между собой непрерывный ряд твердых растворов замещения, 15 кристаллизующихся в гексагональнай сингонии типа Mn5SI3. Как видно из данных табл. 2, значения намагниченности твердых растворов Но5-хббх$Ьз (x=0,5-1,5) меньше намагниченности Ho5$b3 (1,47 10

20 Тл . м кг1) всега. лишь на 0,5-3%, что з . вполне допустимо, а температура Кюри выше на 24-50 К.

Оптимальный состав твердых раство. ров На5-хбдх$Ьз, при которых незначитель25 но изменяется намагниченность. но заметно повышается температура Кюри, находится в пределах x=0,5-1,5.

При (х) меньше 0,5 температура Кюри твердых растворов изменяется всего лишь на 4 К. а при(х) более чем 15 температура

Кюри растет, на при этом до 20% уменьшается значение намагниченности. Например . температура Кюри твердых растворов состава На4,75ббо,25$Ьз (х=0,25) составляет

100 К, что больше, чем у На5$Ьз, всего на

4 К, а при х=2 температура Кюри твердого раствора Ho36dgSb3 составляет 150 К. Однако при этом значение намагниченности составляет всего лишь 1,1 10 Тл м . кг .

Формула изобретения

1. Твердые растворы антимонидав редкоземельных элементов формулы

НО5-xGdxSЬЗ, где x=0,5-1;5 в качестве магнитных материалов.

2, Способ получения твердых растворов антимонидов редкоземельных элементов формулы

Н05-хбах$Ь3, где х=0,5-1,5, за к л юч а ю щи и с я в там, чта порошки антиманидав гальмия (П!) и гадолиния (П!) смешивают в малярном соотношении (92,33):1, прессуют в таблетку и проводят ее нагрев до 1250-1350 С. в вакууме при остаточном давлении 1,33 102 Па с выдержкой в течение 2-3 ч.

1747386

Таблица 1

Таблица2

Температура Кюри, К

Твердые растворы

Структурный тип

Оараиетр ранетки + 0,0003 ни

Нана гниченность

Тл.на- кг"

157,17

110 1,462

Гексанон . 11п 54 0,8854 0,6242 9280

То ае 0,8866 О, 6251 9234

173,8

180,6

125 1,44

136 1,42

0„8879 0,6260 9192 ч

О р и н е ч в н и е. Погрешность при измерении нагнитной восприимчивости составляет+32 иэнеряеной величины, Разброс значений температуры Кюри для четырех-пяти образцов одного н того ж состава не превмвал (4-6) К.

Составитель В,4булхаев

Техред М.Моргентал Корректор О.Кравцова

Редактор З,Слиган

Заказ 2468 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101

Boi,568 ед Sbs

Нов GdSb

Нот.5 1 5 8 Ь. 62,564 6,668 . 30,788

55.804 13,301 30,895

48,989 .20,016 30,995

Нагнитная восприин" чивость пр» 25 С, Хм 104