Научный журнал
Международный журнал экспериментального образования

ISSN 2618–7159
ИФ РИНЦ = 0,757

ГОМОЛОГИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЯ УПОРЯДОЧЕННЫХ СПЛАВОВ РЯДА LI3N-2MEN

Иванов В.В. 1
1 АО «ОКТБ «ОРИОН»
Обсуждаются гомологическая модель структурообразования для литийсодержащих сплавов LixMe (Me – Sn, Pb) и результаты моделирования структур. Получены структуры упорядоченных сплавов – членов одномерного гомологического ряда Li3n-2Men (n = 2 – 6,). Результаты моделирования структур интерметаллических сплавов подтверждаются известными экспериментальными данными, полученными в системах Li – Sn и Li – Pb. Получены упорядоченные сплавы LiSn, LiPb, Li2Pb с ромбоэдрическими структурами, сплавы Li7Sn3, Li5Sn2, Li8Pb3 и Li13Sn5 со структурами моноклинных фаз, сплавы Li3Bi, Li3Sb и Li3Pb с кубическими структурами. Высказано предположение о повышении мерности кристаллографического сдвига от единицы до двух или трех для фаз гомологов LixMe с х более 3,5. Это косвенно подтверждается изменением характера концентрационной зависимости плотности сплавов.
структура
структурная гомология
гомологический ряд
литийсодержащие сплавы
упорядоченные твердые растворы
1. Dey A.N. Electrochemical alloying of lithium in organic electrolytes // J. Electrochem. Soc., 1971. – V.118, N.10. – P.1547-1549.
2. Wen C.J., Huggins R.A. Thermodynamic study of the lithium-tin system // J. Electrochem. Soc., 1981. – V.128, N.6. – P.1181-1187.
3. Иванов В.В., Калайда В.Г., Ходарев О.Н. Моделирование структур упорядоченных литийсодержащих сплавов одномерного гомологического ряда Li3n-2Меn.// Новочерк. гос. техн. ун-т.- Новочеркасск, 1998.-16 с. – Деп. в ВИНИТИ 04.08.98, №2512-В98.
4. Иванов В.В., Калайда В.Г., Ходарев О.Н. Моделирование структур упорядоченных литийсодержащих сплавов одномерного гомологического ряда Li5n-3Меn // Новочерк. гос. техн. ун-т.- Новочеркасск, 1998.-18 с.-Деп. в ВИНИТИ 04.08.98, №2511-В98.
5. Иванов В.В., Калайда В.Г., Ходарев О.Н. Кристаллохимические особенности структурообразования литийсодержащих сплавов LixMey (Me – Sn, Pb; 1<(x/y)<3) // Фундаментальные проблемы электрохимической энергетики: Мат. 6-ой междунар. конф., 21-23 июня 1999. – Саратов: СГТУ, 1999. – С.45-47.
6. Иванов В.В., Калайда В.Г. Кристаллохимические особенности структурообразования литийсодержащих сплавов LixMey (Me – Sn, Pb; 2<(x/y)<5) // Фундаментальные проблемы электрохимической энергетики: Мат. 6-й междунар. конф., 21-23 июня 1999. – Саратов:СГТУ, 1999. – С.48-49.
7. Уэллс А. Структурная неорганическая химия. В 3-х томах / Пер. с англ. Под ред. М.А. Порай-Кошица и П.М. Зоркого. – М.: Мир, 1987/88. – Т.1. – 408 с.; Т.2. – 696 с.; Т.3. – 564 с.
8. Уэдсли А.Д. Неорганические нестехиометрические соединения// Нестехиометрические соединения. – М.: Химия, 1971. – С.102-200.
9. Пирсон У. Кристаллохимия и физика металлов и сплавов – М.: Мир, 1977. – Ч.1. – 420 с.; Ч.2. – 472 с.
10. Урусов В.С. Теоретическая кристаллохимия. – М.: МГУ, 1987. – 276 с.
11. Иванов В.В., Калайда В.Г., Ходарев О.Н. Особенности концентрационной зависимости плотности сплавов LixMe (1<x<4,5; Me – Sn,Pb) // Литиевые источники тока: Мат. 6-ой междунар. конф., 19-21 сент. 2000. – Новочеркасск: Набла, 2000. – С.30.
12. Иванов В.В.Комбинаторное моделирование вероятных структур неорганических веществ. – Ростов н/Д: Изд-во СКНЦ ВШ, 2003. – 204 с.
13. Иванов В.В., Ерейская Г.П., Люцедарский В.А. Прогноз одномерных гомологических рядов оксидов металлов с октаэдрическими структурами // Изв. АН СССР. Неорган. материалы. – 1990. – Т.26. – №4. – С.781-784.
14. Иванов, В.В., Ерейская Г.П. Структурно-комбинаторный анализ одномерных гомологических рядов оксидов переходных металлов с октаэдрическими структурами // Изв. АН СССР. Неорган. материалы. – 1991. – Т.27. – №12. – С. 2690-2691.

Упорядоченные литийсодержащие интерметаллические сплавы могут образовываться, в частности, при электрохимическом окислении-восстановлении электродов на основе сплавов лития с металлами в обратимых источниках тока с апротонными растворами электролитов [1, 2]. В работах [3-5] предложена структурная модель электрохимического внедрения лития в металлы и сплавы из апротонных растворов электролитов.

Моделирование возможных структур сплавов

Исходной структурой для моделирования использовали структуру кубического CsCl (Pm3m, z=1). Учитывая, что структуры упорядоченных сплавов LiSn и LiPb описываются структурой ромбоэдрически искаженного CsCl (структурный тип b’-SbSn, R¯3m, z=6 в гексагональной установке), рассматривали влияние действия одномерного кристаллографического сдвига на стехиометрию слоев в плоскости (110) ромбоэдрической фазы и стехиометрию образующихся гомологических фаз Lian-bMen. Установлено закономерное изменение периода идентичности в структурах гомологов рядов Li3n-2Men в направлении нормали к плоскостям кристаллографического сдвига.

В результате моделирования получена серия гомологических рядов интерметаллических литийсодержащих фаз [4 – 6]. Результаты идентификации кристаллических структур гомологов ряда Li3n-2Men (n = 2 – 6, ∝) [4] представлены в таблице, а их изображения – на рисунке.

Результаты моделирования структур интерметаллических сплавов в системах Li-Me [4, 5] подтверждаются известными экспериментальными данными, полученными в системах Li – Sn и Li – Pb для упорядоченных сплавов LiSn и LiPb (R¯3m), Li2Pb (P¯3m1), сплавов Li7Sn3, Li5Sn2 и Li13Sn5, Li8Pb3 с предполагаемыми структурами моноклинных фаз (C2/m) и сплавы Li3Bi, Li3Sb и Li3Pb с кубической структурой (Fm3m) [7 – 10]. Однако, высказанное в [4, 6] предположение о повышении мерности кристаллографического сдвига от единицы до двух или трех для структур реально существующих фаз (возможных структурных гомологов двумерных или трехмерных гомологических рядов) косвенно подтверждается изменением характера концентрационной зависимости плотности сплавов LixMe (Me = Sn, Pb) при x » 3,5 [11, 12].

Упорядоченные структуры первой гомологической серии Li3n-2Men

Номер гомолога

Состав

Пространственная группа симметрии (z)

Кристаллографические позиции для атомов

Относительные метрические параметры элементарной ячейки

1

LiMe

R¯3m (z=6)

Li: 3(a) + 3(b)

Me: 6(c)

a = 0,67.3-1/2a0

c = 3c0

2

Li2 Me

P¯3m1 (z=1)

Li: 2(d)

Me: 1(a)

a = a0 , c = c0

3

Li7 Me3

C2/m (z=4)

Li: 7*4(i)

Me: 3*4(i)

a = 31/2a0 ,b = a0

c = 6,67c0 , b = 980

4

Li5 Me2

C2/m (z=4)

Li: 5*4(i)

Me: 2(a)+2(d)+4(i)

a = 31/2a0 , b = a0

c = 4,67c0, b= 1000

5

Li13 Me5

C2/m (z=2)

Li: 2(c) + 6*4(i)

Me: 2(a) + 2*4(i)

a = 31/2a0, b = a0

c = 6c0, b = 900

6

Li8 Me3

C2/m (z=2)

Li: 4*4(i)

Me: 2(a)+4(i)

a = 31/2a0, b = a0

c = 3,67c0, b= 1040

¥

Li3 Me

Fm3m (z=4)

Li: 4(b)+8(c)

Me: 4(a)

a = 0,67(3a02 + 4c02)1/2)

ivan1.tif

Изображения структур членов гомологического ряда Li3n-2Men. Слева направо: химический состав Li2Me (n=2), Li7Me3 (n=3), Li5Me2 (n=4), Li13Me5 (n=5), Li8Me3 (n=6) и Li3Me (n=∝).

Отметим, что методика формирования одномерного гомологического ряда подобна методике, разработанной для одномерных гомологических рядов оксидов металлов с октаэдрическими структурами [13, 14]. Данная модель структурообразования литийсодержащих сплавов может быть использована при анализе и качественной идентификации механизма образования структур упорядоченных фаз во всех системах, где возможно проявление структурной гомологии.


Библиографическая ссылка

Иванов В.В. ГОМОЛОГИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЯ УПОРЯДОЧЕННЫХ СПЛАВОВ РЯДА LI3N-2MEN // Международный журнал экспериментального образования. – 2015. – № 11-2. – С. 215-217;
URL: http://expeducation.ru/ru/article/view?id=8378 (дата обращения: 23.04.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074