DOI:10.19476/j.ysxb.1004.0609.2002.02.006
Ag-Pd-5Ru-Gd四元系部分相图的700℃等温截面
张康侯 徐云 李曲波
昆明贵金属研究所
昆明贵金属研究所 昆明650221
摘 要:
在Ag Pd Gd , Ag Pd Ru , Ag Ru Gd和Pd Ru Gd三元系合金相图的基础上 , 采用X射线衍射 , 差热分析、扫描电镜和显微金相分析等方法研究了Ag Pd Ru Gd (x (Ru) =5 % , x (Gd) <2 5 % ) 四元系相图的 70 0℃等温截面。结果表明 :该截面上包含有 2个单相区 , 即Pd (Ag) 和Pd3 Gd ;4个两相区 , 即Pd (Ag) + (Ru) , Pd (Ag) +Pd3 Gd , (Ru) +Ag51Gd14 , (Ru) +Pd3 Gd ;3个三相区 , 即Pd (Ag) +Pd3 Gd + (Ru) , Pd (Ag) +Ag51Gd14 + (Ru) , Pd3 Gd +Ag51Gd14 + (Ru) ;1个四相区 , 即Pd (Ag) +Pd3 Gd +Ag51Gd14 + (Ru) 。未发现新的四元中间相
关键词:
银 ;钯 ;钌 ;钆 ;AgPdRuGd四元系 ;相图 ;
中图分类号: TG146.3
收稿日期: 2001-04-17
基金: 国家“八六三”计划资助项目 (715 -0 10 -0 0 3 3 );
700℃ isothermal section of Ag-Pd-5Ru-Gd quaternary system phase diagram
Abstract:
On the basis of Ag Pd Gd, Ag Pd Ru, Ag Ru Gd and Pd Ru Gd ternary phase diagrams, the 700?℃ isothermal section of Ag Pd Ru Gd ( x (Ru) =5%, x (Gd) <25%) was studied by X ray diffraction analysis, differential thermal analysis, SEM and optical microscopy. The results show that the isothermal section consists of two single phase regions: Pd (Ag) and Pd 3Gd, four binary phase regions: Pd (Ag) + (Ru) , Pd (Ag) +Pd 3Gd, (Ru) +Ag 51 Gd 14 and (Ru) +Pd 3Gd, three ternary phase regions: Pd (Ag) +Pd 3Gd+ (Ru) , Pd (Ag) +Ag 51 Gd 14 + (Ru) and Pd 3Gd+Ag 51 Gd 14 + (Ru) , one quarternary phase region: Pd (Ag) +Pd 3Gd+Ag 51 Gd 14 + (Ru) . No new quaternary intermetallic phase is found.
Keyword:
silver; palladium; ruthenium; gadolinium; Ag Pd Ru Gd quaternary system; phase diagram;
Received: 2001-04-17
与Ag-Pd-Ru-Gd四元合金系相关的二元合金系有6个, 它们是Ag-Pd, Ag-Gd, Pd-Gd, Ru-Gd, Ag-Ru和Pd-Ru
[1 ,2 ,3 ,4 ,6 ,7 ,8 ,9 ,10 ,11 ,12 ,13 ,14 ]
。
与Ag-Pd-Ru-Gd四元合金系相关的4个三元系是Ag-Pd-Gd, Pd-Ru-Gd, Ag-Pd-Ru和Ag-Ru-Gd。 其中, Zhang和Chen
[15 ]
发表了关于Ag-Pd-Gd (x (Gd) ≤25%) 三元系相图的室温和750 ℃等温截面, 它们都分别有3个单相区: Pd (Ag) , Pd3 Gd和Ag51 Gd14 ; 3个二相区: Pd (Ag) +Pd3 Gd, Pd3 Gd+Ag51 Gd14 和Pd (Ag) +Ag51 Gd14 ; 1个三相区: Pd (Ag) +Pd3 Gd+Ag51 Gd14 。
Zhang和Chen
[16 ]
还发表了关于Pd-Ru-Gd三元系部分相图的700 ℃等温截面, 该截面上含有7个单相区: (Pd) , (Ru) , GdPd3 , GdPd2 , Gd4 Pd5 , GdPd和新的三元中间相Pd2 RuGd2 ; 11个二相区: (Pd) + (Ru) , (Pd) + GdPd3 , GdPd3 +GdPd2 , GdPd2 +Gd4 Pd5 , Gd4 Pd5 +GdPd, GdPd+Pd2 RuGd2 , Gd4 Pd5 +Pd2 RuGd2 , GdPd2 + Pd2 RuGd2 , GdPd3 +Pd2 RuGd2 , GdPd3 + (Ru) 和 (Ru) +Pd2 RuGd2 ; 5个三相区: GdPd+Gd4 Pd5 +Pd2 RuGd2 , Gd4 Pd5 +GdPd2 +Pd2 RuGd2 , GdPd3 +GdPd2 +Pd2 RuGd2 , GdPd3 + (Pd) + (Ru) 和 (Ru) +GdPd3 +Pd2 RuGd2 。
Zhang, Xu和Li
[17 ]
研究了Ag-Pd-Ru三元系相图, 发表了关于该相图的700 ℃等温截面。 该截面上仅存在两个单相区: Pd (Ag) 和 (Ru) ; 一个广阔的二相区: Pd (Ag) + (Ru) 。 在该相图的富Ag-Ru侧部分区域的合金在液态出现分层现象。
Xu, Zhang和Li
[18 ]
还发表了关于Ag-Ru-Gd (x (Gd) ≤33.3%) 三元系相图的700 ℃等温截面。 该截面上含有5个单相区: (Ag) , (Ru) , Ag51 Gd14 , Ag2 Gd和GdRu2 ; 7个二相区: (Ag) + (Ru) , (Ag) +Ag51 Gd14 , Ag51 Gd14 +Ag2 Gd, Ag2 Gd+GdRu2 , GdRu2 + (Ru) , Ag51 Gd14 + (Ru) 和Ag51 Gd14 +GdRu2 ; 3个三相区: Ag2 Gd+Ag51 Gd14 + GdRu2 , Ag51 Gd14 + (Ru) +GdRu2 和 (Ag) + (Ru) +Ag51 Gd14 。
在完成了对Ag-Pd-Gd, Pd-Ru-Gd, Ag-Pd-Ru和Ag-Ru-Gd三元合金系部分相图研究的基础上, 作者对Ag-Pd-Ru-Gd四元合金系相图进行研究。
1实验
采用99.99%的Ag, Pd, Ru和99.9%的Gd作为原料, 在真空高频感应炉内, 用氮化硼坩埚对纯Ag, Pd, Ru分别进行精炼除气, 然后与Gd一起按化学计量配料, 在氩气保护下熔炼合金, 对样品进行翻身重熔后, 使合金熔体迅速冷却。 经化学分析确认, 用此法得到的合金中, Pd和Ru的损失可以忽略, Ag和Gd的损失均小于加入量的1%, 据此对实验结果进行了修正。 为测得700 ℃等温截面相图, 将合金样品密封于真空石英管中, 在700 ℃保温20 d后淬火。 为了提高样品的冷却速度, 采用过饱和NaCl水溶液为淬火介质。 考虑到所用DWT精密控温体系和特制退火炉均温区的系统温度误差为±1.5 ℃, 故样品的确切热平衡温度应为 (700±1.5) ℃。
X射线衍射分析在Rigaku (RV-200型) 衍射仪上进行, 采用CuKα (λ =0.154 05 nm) 辐射, 衍射数据以Si粉为内标进行了修正。 差热分析实验在Perkin-Elmer DTA-1700差热分析仪上进行, 用流速为20 mL/min的流动氩气保护样品, 加热速率为10 ℃/min。 对部分样品进行显微金相观测, 合金各相中的元素分布情况用EPMA-8705Q型扫描电镜分析测定。
2结果与讨论
2.1Ag-Pd-Gd三元系相图700 ℃等温截面
在现有Ag-Pd-Gd (x (Gd) ≤25%) 三元系相图的750 ℃等温截面和室温截面的基础上, 测定了它的700 ℃等温截面。 该截面的形状与750 ℃等温截面的基本相似, 只是单相固溶区的范围略有缩小。 750 ℃时Pd在Ag51 Gd14 中的固溶度为10%, 700 ℃时该固溶度缩小到约9%; 750 ℃时Ag在Pd3 Gd中的固溶度极限为26%, 700 ℃时缩减到约24%。 同时, 相关二相区和三相区的范围都有一定变化。 图1给出了所测定的Ag-Pd-Gd (x (Gd) ≤25%) 三元系相图700 ℃等温截面。
将已有Pd-Ru-Gd, Ag-Pd-Ru, Ag-Ru-Gd和Ag-Pd-Gd四个相关三元系合金相图绘在一起, 如图2所示, 在此基础上对Ag-Pd-Ru-Gd四元系合金相图进行了研究。
2.2Ag-Pd-5Ru-Gd四元系相图700 ℃等温截面
测定Ag-Pd-5Ru-Gd四元系合金相图时采用了与文献
[
18 ]
中相同的方法。 首先用X射线衍射方法对样品进行分析, 用计算机对可能出现的物相进行检索, 逐一用标准衍射谱与样品衍射峰仔细对照, 初步确定出每个合金样品的相组成。 然后用金相显微镜观察部分合金样品, 与X射线衍射分析结果进行对照和印证。
图3中绘出了Ag-Pd-5Ru-Gd四元合金系中几个典型样品的X射线衍射图。 图4是图3中合金样品的金相照片。 由图3 (a) 看到Ag5 Pd66.5 Gd23.5 Ru5 的衍射峰与Pd3 Gd和Ru的衍射谱线对应较好, 而图3 (b) 中Ag67 Pd14 Gd14 Ru5 合金的衍射峰较复杂, 与之相对应的有4个物相: (Ag) , (Ru) , Ag3 Gd和Pd3 Gd, 图3 (c) 显示合金Ag76 Pd2 Gd17 Ru5 由三相 (Ru) , (Ag) , Ag3 Gd组成。 用图4所示各样品的显微组织分别与图3的X射线衍射图相对照, 在图4 (a) 中Ag5 Pd66.5 Gd23.5 Ru5 由两相组成, 白色基体上分布着另一相的颗粒, 由衍射峰的强弱及成分判断, 基体是Pd3 Gd, 第二相颗粒是 (Ru) , 这与图3 (a) 的分析一致。 图4 (b) 显示了四相组织, 表明对图3 (b) Ag67 Pd14 Gd14 Ru5 合金X射线衍射图的判断是对的。 很显然, 合金Ag76 Pd2 Gd17 Ru5 (如图4 (c) 所示) 的组成是三相, 与图3 (c) 相吻合。 上述3个合金分别位于不同相区。 其它合金样品的两种分析结果也一致。 由此较准确地确定了各合金样品的相组成。
图1 Ag-Pd-Gd (x (Gd) ≤25%) 三元系相图的700 ℃等温截面
Fig.1 700 ℃ isothermal section of Ag-Pd-Gd (x (Gd) ≤25%) ternary system phase diagram
图2 Pd-Ru-Gd, Ag-Pd-Ru, Ag-Ru-Gd, Ag-Pd-Gd部分相图的700 ℃等温截面
Fig.2 700 ℃ isothermal sections of Pd-Ru-Gd, Ag-Pd-Ru, Ag-Ru-Gd and Ag-Pd-Gd partial phase diagrams
图3 Ag-Pd-5Ru-Gd合金的X射线衍射图
Fig.3 X-ray diffraction patterns of Ag-Pd-5Ru-Gd alloys (a) —Ag5 Pd66.5 Gd23.5 Ru5 ; (b) —Ag67 Pd14 Gd14 Ru5 ; (c) —Ag76 Pd2 Gd17 Ru5
利用相消失法确定了如图5所示的Ag-Pd-5Ru-Gd四元系合金部分相图的700 ℃等温截面 (x (Gd) <25%) 。 在图中用不同的符号标出了在各相区内所选合金样品成分的位置。
由图5可见, 在Ag-Pd-5Ru-Gd合金相图的富Ag-Pd侧, 有一单相固溶区Pd (Ag) , 其中除了溶入5% Ru外, 还溶入了部分Gd。 在Pd-Gd侧也有一个单相区, 是溶有5%Ru的Pd3 Gd相。 Ag在该Pd3 Gd相中的固溶度极限大约为4%, 与Ag-Pd-Gd三元相图 (如图1所示) 比较可以看到, 未加Ru时, 700 ℃下Ag在Pd3 Gd中的固溶度极限大约为24%, 由此可见, 加入5%Ru后, Ag在Pd3 Gd中的固溶度大大减小。 除了Pd (Ag) 和Pd3 Gd两个单相区外, 在该相图中还有4个二相区: Pd (Ag) + (Ru) , Pd3 Gd+ (Ru) , Pd3 Gd+Pd (Ag) , Ag51 Gd14 + (Ru) , 3个三相区: Pd3 Gd+Ag51 Gd14 + (Ru) , Ag51 Gd14 +Pd (Ag) + (Ru) , Pd3 Gd+Pd (Ag) + (Ru) 和1个四相区: Ag51 Gd14 +Pd3 Gd+Pd (Ag) + (Ru) 。
图4 Ag-Pd-5Ru-Gd合金的显微组织
Fig.4 Microstructures of Ag-Pd-5Ru-Gd alloys (a) —Ag5 Pd66.5 Gd23.5 Ru5 ; (b) —Ag67 Pd14 Gd14 Ru5 ; (c) —Ag76 Pd2 Gd17 Ru5
图5 Ag-Pd-Ru-Gd (x (Ru) =5%, x (Gd) <25%) 四元系相图的700 ℃等温截面
Fig.5 700 ℃ isothermal section of Ag-Pd-Ru-Gd (x (Ru) =5%, x (Gd) <25%) quarternary system phase diagram
3结论
在Ag-Pd-5Ru-Gd四元合金部分相图的700 ℃等温截面上, 有2个单相固溶区, 4个两相区, 3个三相区和1个四相区。 与Ag-Pd-Gd三元合金相图的700 ℃等温截面相比, 单相区Pd (Ag) 和Pd3 Gd的范围都大大缩小, 单相区Ag51 Gd14 消失。 同时出现了几个含有 (Ru) 相的二相区、 三相区和四相区。 在所研究的成分区域, 没有发现新的Ag-Pd-Ru-Gd四元中间相。
参考文献
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