Соединение Mg2Ni

30.10.2019

Согласно исследованиям Шуберта и Андерко, Mg2Ni имеет сложную гексагональную структуру с периодами а = 5,18 кХ и с = 13,19 кХ и отношением с/а = 2,54. Эти данные согласуются с результатами более ранней работы Бахметьева, который, однако, ошибочно приписал фазе состав Mg3Ni. Структура Mg2Ni, определенная по рентгенограммам монокристалла и порошков, относится к пространственной группе D64 — С622; координаты атомов следующие:

Значения параметров z и х соответственно 1/9 и 1/6.

Вид структуры в перспективе показан на рис. 95, на котором видно, что каждый атом никеля имеет двух ближайших соседей того же сорта на расстоянии 2,6 кХ и восемь соседей другого сорта на расстоянии 2,7 кХ. Каждый атом магния окружен четырьмя атомами никеля на расстоянии 2,7 кХ и одиннадцатью атомами магния на расстояниях от 2,95 до 3,3 кХ. Как и в структуре MgCu2, большие атомы магния образуют непрерывный скелет, в порах которого располагаются меньшие атомы никеля.

Детальное сравнение этих двух структур показывает, что в действительности сходство между ними гораздо большее, чем это кажется с первого взгляда. В обоих случаях меньшие атомы располагаются в рядах, параллельных плоскости основания структуры. В Mg2Ni на высоте с/6 ряды имеют направление [112,0], на высоте с/2 — направление и на высоте 5с/6 — [112,0]. В соответствии с гексагональной симметрией ряды, расположенные на различной высоте, повернуты друг относительно друга на 60 или 120 градусов. В структуре Mg2Cu (орторомбическая) направления рядов атомов меди следующие:

[110] — ряды на высоте с/8 и 5с/8;

[110] — ряды на высоте 3с/8 и 7с/8.

Поскольку b/а для Mg2Cu очень близко к V3, ряды также повернуты друг относительно друга почти на 60 градусов. Расположение атомов магния вокруг меньших атомов в цепи в обоих случаях одинаково и представлено на рис. 96. Видно, что между каждой парой малых атомов по квадрату располагаются четыре атома магния и каждый квадрат относительно следующего повернут вокруг оси, проходящей через малые атомы, приблизительно на 45 градусов.

Таким образом, разница между двумя структурами в основном заключается в способе ориентировки рядов малых атомов друг относительно друга и в способе соединения между собой в пространстве квадратов атомов магния (см. рис. 94 и 95). Структура Mg2Cu повторяется через каждые четыре слоя меньших атомов, тогда как структура Mg2Ni — через каждые три слоя. Это находится в соответствии с тем, что периоды обеих структур относятся между собой как 4:3.

Различие в способе пространственного соединения каждого малого атома с многогранником атомов магния, окружающих этот атом, проиллюстрировать довольно трудно. Тем не менее, на рис. 97, а и 97, б показаны части структур, на которых видно, каким образом атомы магния соединены с меньшими атомами. Положение заштрихованных атомов в обеих структурах одинаковое; относительные положения остальных атомов, однако, различны.

Связь между этими структурами несколько напоминает связь между рассмотренными выше структурами MgCu2, MgZn2 и MgNi2; пространственная геометрия обеих структур совершенно одинакова, они различаются лишь деталями структуры.

Интересно отметить, что совершенно аналогичный тип проекции структуры имеет значительно более простая фаза CuAl2, элементарная ячейка которой представлена на рис. 98. Все ряды атомов меди здесь параллельны оси с и каждый атом меди окружен восемью атомами магния так же, как и на рис. 96.

Пространственное соединение многогранников из атомов алюминия иллюстрируется рис. 99, который можно сравнить с рис. 97.

Таким образом, несмотря на различие элементарных ячеек и симметрии, фазы Mg2Ni, Mg2Cu и Al2Cu в структурном отношении очень близки между собой. Во всех трех структурах имеется одинаковая «строительная единица» — ряды малых атомов, относительно которых большие атомы расположены так, как показано на рис. 96. Различные способы соединения между собой этих единиц служат причиной различия рассматриваемых структур, которые были названы «гомотипичными» структурами.
Соединение Mg2Ni

Более правильно связь между структурами можно выразить путем рассмотрения их проекций на определенные кристаллографические плоскости. Рассмотрим вначале проекцию структуры CuAl2 на плоскость (110) (рис. 100,а). Черные кружки изображают атомы меди в плоскости чертежа; каждый кружок с крестиком — это два атома алюаминия, расположенные над плоскостью рисунка соответственно на расстояниях, приблизительно равных 3а/4V2 и а/4V2. Каждый белый кружок изображает один атом алюминия, расположенный над плоскостью рисунка на расстоянии около а/2V2. Аналогично каждый двойной кружок с крестиком соответствует двум атомам алюминия, расположенным под плоскостью рисунка на расстояниях соответственно около а/4V2 и 3а/4V2, а каждый двойной кружок без крестика — одному атому алюминия, находящемуся под плоскостью рисунка на расстоянии порядка а/2 у 2.

Атомы в этой проекции образуют слабо искаженную гексагональную сетку, которую можно считать построенной из четырех простых гексагональных сеток (рис. 100,б), наложенных одна на другую (рис. 100, в). Тогда атомы меди в плоскости (110) лежат в точках 1 и 2, а пары алюминиевых атомов, обозначенных одинарными кружками с крестиком и двойными без крестика, находятся в точках 3 и 4.

Для обозначения проекции атомов, лежащих очень близко или в центре треугольников (рис. 100,в), примем следующие условные обозначения: положение в центре треугольников 1, 2, 3 обозначим через 4'; положение в центре треугольников 1, 2, 4 обозначим через 3'; положение в центре треугольников 1, 3, 4 обозначим через 2'; положение в центре треугольников 2, 3, 4 обозначим через 1'. Остальные атомы алюминия в структуре CuAl2 проектируются в положения 4' и 3'. Последовательность атомных плоскостей в СuАl2, расположенных параллельно плоскости (110) и приблизительно равноотстоящих друг от друга, можно тогда выразить следующим образом: (Cu1Cu2)

Здесь химические символы указывают тип атома в последующих плоскостях, индексы — положение атомов, спроектированных на плоскость (110) (см. рис. 100,в), а скобками выделены атомы, расположенные в этой плоскости.

Проекция структуры Mg2Ni на плоскость основания гексагональной структуры приводит к следующему ряду атомных плоскостей, параллельных базисной плоскости: i (Ni1Ni2)Mg3 Mg3, Mg3 (Ni1Ni4) Mg2Mg2, Mg2(Ni1Ni3) Mg4Mg4, Mg4(Ni1Ni2)Mg3.

Проекция структуры Mg2Cu на плоскость базиса (001) дает последовательность: (Cu1Cu2) Mg4Mg4, Mg4 (Cu2Cu3)Mg1Mg1, Mg1 (Cu3Cu4) Mg2Mg2,Mg2(Cu4Cu1) Mg3Mg3, Mg3 (Cu1Cu2)Mg4...

Данные геометрических расположений атомных плоскостей в структурах указывают на увеличивающуюся сложность этих расположений при переходе от CuAl2 к Mg2Cu. Изучение этих, структур показало, что ни один атом алюминия в CuAl2 не занимает положений, проектируемых в точки 1' или 2', тогда как в Mg2Cu атомы магния расположены таким образом, что в проекции занимают положения 1', 2', 3' и 4'.

Подобие структур Mg2Ni и Mg2Cu, согласно Кёстеру, служит причиной того, что эти соединения образуют между собой непрерывные ряды твердых растворов в тройной системе Mg—Cu—Ni.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2019
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна