Scientific journal
International Journal of Experimental Education
ISSN 2618–7159
ИФ РИНЦ = 0,484

HOMOLOGY MODEL OF THE STRUCTURE FORMATION OF THE ORDERED ALLOYS LI3N-2MEN SERIES

Ivanov V.V. 1
1 J-SC SDTU «ORION»
2268 KB
The homology model of the structure formation of the ordered lithium containing alloys LixMe (Me – Sn, Pb) and the results of the structural modeling were discussed. The structures of the ordered alloys – the members of the one dimension homology Li3n-2Men (n = 2 – 6, ∝) series were obtained. The structural modeling results for allows are confirmed by known experimental dates received in Li – Sn and Li – Pb systems. The ordered allows LiSn, LiPb and Li2Pb with rhombohedral structures , allows Li7Sn3, Li5Sn2 , Li8Pb3 and Li13Sn5 with structures of the monoclinic phases, and allows Li3Bi, Li3Sb and Li3Pb with cubic structures were obtained, too. The supposition about rise of crystallographic displacement dimension from one to two or free for homolog LixMe with x more than 3,5. The character alteration of the «concentration – allow density» dependence was confirmed this rise.
structure
structural homology
homological series
lithium containing allows
ordered solid solutions

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.