镨砷铁三元系高温产物及相互作用机理研究

研究将镨、砷按不同原子比密封在工业纯铁缸体内,按一定升温程序升温到1273 K并保温20 h。再通过光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜能谱分析等手段,探究Pr-As-Fe在高温的相互作用。结果表明:二元化合物PrAs和Fe2As以及饱和砷的α-Fe固溶体为Pr-As-Fe高温相互作用的主要生成物,同时伴有少量Fe17Pr2化合物的生成。增加原子比,PrAs量随着减少,Fe2As和饱和砷的α-Fe固溶体量增加。Pr-As-Fe三元高温体系中,砷原子的量影响铁原子的扩散,铁原子的扩散量随着比例的增加而增加。

1273 K条件下铈铁砷的交互作用研究

为了进一步认识铈铁砷的交互作用及其产物,本文首先通过Miedema与离子熵模型计算了Fe2As化合物的生成热、生成熵,随后计算了Fe2As与铈铁砷三元化合物的自由能,然后将稀土铈和砷按铈砷原子比为1∶3封入自制H08钢缸体中加热至1 273 K下恒温30 h,采用光学显微镜、XRD、扫描电镜和EDS能谱微区等现代分析手段,对该条件下所得试样中铈铁砷系的交互作用及产物进行分析。结果表明:二元化合物Fe2As标准自由能计算结果为ΔG=-37 282.63-9. 54T J/mol(Fe为+3价,低自旋离子半径);当Fe2As与CeAs形成Ce12Fe57.5As41满足理想固溶体条件时,其吉布斯自由能为ΔG=-435 212.63-157.21T J/mol(Fe为+3价,低自旋离子半径);1273 K条件下铈铁砷交互作用的主要产物为CeAs、Fe2As和三元化合物Ce12Fe57.5As41,其二元化合物CeAs和Fe2As的形成是铈铁砷系三元化合物Ce12Fe57.5As41形成的基础。

恒温时间对铈铁砷交互作用的影响

将铈和低熔点砷按铈砷原子比为1∶3封入自制H08钢缸体中加热至1273 K下恒温不同时间后,采用光学显微镜、XRD、扫描电镜和EDS能谱微区等现代分析手段,对不同条件下所得试样中铈铁砷系的交互作用产物进行分析,研究不同恒温时间对铈铁砷系交互作用的影响。结果表明,对于不同的恒温时间,以恒温30 h时试样的组织分布最为均匀;二元化合物Ce As和Fe2As与一定的三元系化合物Ce12Fe57. 5As41是铈铁砷交互作用的主要产物;在1 h^50 h恒温时间范围内,Ce As和Fe2As的含量随恒温时间的延长呈现先升高后降低的趋势,且Ce As和Fe2As是铈铁砷系三元化合物形成的基础。