Физико-химическое и кристаллохимическое исследование равновесных и метастабильных фаз в системах Fe-Mn-O, Zn-Mn-O

• Автор: Петрова, Софья Александровна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 136 с. : ил.

Оглавление
Введение
1 Литературный обзор
1.1 Марганецсодержащие оксиды со структурами шпинели и гау-
сманита
1.2 Система Ре-Мп-0 на воздухе
1.3 Система ZIl-Mn-0 на воздухе
1.4 Метод полнопрофильного анализа
1.4.1 Основные положения
1.4.2 Метод наименьших квадратов
1.5 Постановка задачи
2 Экспериментальные методики
2.1 Синтез образцов
2.2 Рентгенографический анализ
2.2.1 Высокотемпературная рентгенография
2.2.2 Полнопрофильный анализ дифрактограмм
3 Результаты эксперимента и их обсуждение
3.1 Фазовые диаграммы системы Ие-Мп-О на воздухе
3.2 Фазовые диаграммы системы 2п-Мп-0 на воздухе
3.3 Изучение катионного распределения
3.4 Область несмешиваемости шпинельных твердых растворов в квазибинарных марганецсодержащих оксидных системах
Основные результаты и выводы
Список литературы
Список рисунков и таблиц
Введение

Марганецсодержащие оксиды со шпинельной структурой находят применение в технике в качестве терморезисторов [1], катализаторов и т.п.. Свойства этих материалов сильно зависят от природы входящих в них металлических ионов, их валентного состояния и распределения по кристаллографически неэквивалентным позициям в кристаллической решетке. Изучению фазовых равновесий в системах Ее-Мп-О, Zn-Mn-0 на воздухе посвящено большое количество работ [2] - [9], однако, в большинстве своем эти исследования проводились на закаленных образцах (не всегда с точным указанием режима охлаждения), и их результаты существенно расходятся в определении граничных параметров фазовых областей по температуре и составу, особенно в части диаграммы, богатой марганцем.
Одной из особенностей систем Ее-Мп-О, Zn-Mn-0 является образование в них двух типов шпинельных твердых растворов со структурами шпинели и гаусманита. Деформационный структурный переход (кристаллическая решетка гаусманита может рассматриваться как тетрагонально искаженная кристаллическая решетка шпинели) обусловлен наличием в системе орбитально вырожденных ионов Мп3+ и является следствием кооперативного эффекта Яна-Теллера [10]. Для прогноза свойств веществ необходимо детально изучить влияние внешних параметов системы и замещения ян-теллеровских ионов на искажение кристаллической решетки и характер соответствующих фазовых переходов.
Обратимое взаимопревращение твердых растворов шпинельного типа происходит как в условиях равновесия, так и при закалке из состояния равновесия до комнатной температуры, поэтому при построении равновесных фазовых диаграмм этих систем следует основываться на данных высокотемпературных исследований фазового состава. Для полного описания фазовых соотношений на воздухе необходимо получить фазовые диаграммы нестабильных состояний, возникающих при неравновесном охлаждении

1.5 Постановка задачи
Из изложенного в разделах 1.1-1.3 следует, что при построении равновесных фазовых диаграмм систем Ие-Мп-О, 2п-Мп-0 следует основываться на данных высокотемпературных исследований фазового состава. Для полного описания фазовых соотношений в системах на воздухе необходимо построить фазовые диаграммы нестабильных состояний, возникающих при неравновесном охлаждении системы из высокотемпературного равновесного состояния до комнатной температуры с различными скоростями, и по возможности установить, как меняется при этом катионное распределение. Это позволит.выявить основные процессы, происходящие при охлаждении, а также определить тенденции их развития при изменении скорости охлаждения.
В данной работе ставились следующие задачи:
• Уточнить равновесные фазовые диаграммы систем Ие-Мп-О, Zn-Mn-0 на воздухе, используя метод высокотемпературной рентгенографии.
• Изучить фазовые соотношения в системах Ее-Мп-О, Zn-Mn-0 на воздухе в неравновесных условиях в зависимости от температуры синтеза и скорости охлаждения.
• Изучить распределение катионов по неэквивалентным позициям кристаллической решетки шпинели и гаусманита в системе Zn-Mn-0 в равновесных и неравновесных условиях.
• Исследовать влияние второго компонента марганецсодержащих оксидных систем на формирование равновесной фазовой диаграммы в области существования двух шпинельных твердых растворов.