Reakcje termiczne Dy0,73Tb0,27Fe2 z PZT w świetle wysokotemperaturowej spektroskopii mössbauerowskiej

• Autorzy: Stoch P. , Ciecińska M. , Zachariasz P. , Szklarska-Łukasik M.

Warianty tytułu

EN

Thermal reactions between Dy0,73Tb0,27Fe2 and pzt characterized by high temperature mössbauer spectroscopy

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Zastosowano wysokotemperaturową spektroskopie mösbauerowska do zbadania reakcji (oddziaływań) międzyfazowych w mieszaninie związku międzymetalicznego Dy0,73Tb0,27Fe2 (Terfenol-D) z Pb(Zr0,5Ti0,5)O3 (PZT) w warunkach beztlenowych (wysoka próżnia). Przeprowadzono syntezę związku międzymetalicznego Dy0,73Tb0,27Fe2 drogą topienia w elektrycznym piecu łukowym w próżni. Na podstawie badań rentgenowskich określono jego strukturę krystaliczną i położenia atomów w komórce elementarnej. Wykonano obliczenia ab initio struktury elektronowej i na tej podstawie potwierdzono metaliczno–kowalencyjny charakter wiązania chemicznego oraz wyznaczono stałe sprężystości i moduły Younga, sztywności i ściśliwości Dy0,73Tb0,27Fe2. Przeprowadzono badania oddziaływań pomiędzy związkiem Dy0,73Tb0,27Fe2 i PZT, wykorzystując efekt Mössbauera mieszaniny. Stwierdzono rozkład Terfenolu-D na ziemię rzadką i żelazo zaczynający się już w 400 K. Powstające żelazo występuje jako Fe3+ w koordynacji tetra- i oktaedrycznej, co jest charakterystyczne dla struktury perowskitu jaką posiada PZT. Wskazuje to na jego migrację w głąb tej fazy. Jedynie niewielka część żelaza tworzy Fe2O3 (hematyt), nie zaobserwowano natomiast występowania Fe2+. Badania pokazały, że zmiany form żelaza zaobserwowane na podstawie badań mössbauerowskich są czułym wskaźnikiem oddziaływań pomiędzy Terfenolem-D i PZT.

EN

High temperature Mössbauer spectroscopy was used to study reactions between phases in Dy0.73Tb0.27Fe2 and PZT mixtures in high vacuum. Dy0.73Tb0.27Fe2 was synthesized using an electric arc melting technique. Crystal structure and atom positions of the compound were determined by XRD measurements. The ab inito computations of electronic bands structure of the investigated material were done and covalent – metallic character of the bonds was confi rmed and elastic constants together with Young’s, shear and bulk moduli were determined. The Dy0.73Tb0.27Fe2 and PZT mixtures were prepared. High temperature Mössbauer effect measurement of the Dy0.73Tb0.27Fe2 /PZT mixtures demonstrate the effect of decomposition the intermetalic compound into rare earth and iron. This decomposition starts already at 400 K. The iron liberated during this decomposition is incorporated in the PZT structure as Fe3+ in tetra and octahedral coordination. Small quantity of iron exists as Fe2O3. The Fe2+ iron was not observed.

Słowa kluczowe

PL

terfenol-D; synteza; model struktury; reakcje termiczne z PZT; wysokotemperaturowa spektroskopia mössbauerowska

EN

Terfenol-D; synthesis; structure model; thermal reactions; high-temperature Mössbauer

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Ceramiczne
• Czasopismo: Materiały Ceramiczne
• Rocznik: 2011
• Tom: T. 63, nr 3
• Strony: 512--518
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., rys., wykr., tab.

Twórcy

autor

Stoch P.

autor

Ciecińska M.

autor

Zachariasz P.

autor

Szklarska-Łukasik M.

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków,

Bibliografia

• [1] Rama Rao K.V.S.: Bull. Mater. Sci., 16, (1993), 491-499.
• [2] Engdahl G.: Handbook of Gigant Magnetostrictive Materials, Academic Press, San Diego, USA, (2000).
• [3] Cook B.A., Harringa J.L., Hansen T.: J. Appl. Phys., 87, (2000), 776-780.
• [4] Houqlng Z., Jlanguo L., Xmrong W., Yanhong X., Hongping Z.: J. Alloys Compd., 258, (1997), 49-52.
• [5] Bodnar W., Szklarska-Łukasik M., Stoch P., Zachariasz P., Pszczoła J., Suwalski J.: Pramana – J. Phys., 75, (2010), 537-548.
• [6] Zhao X., Li J., Liu S., Ji S., Jia K.: J. Alloys Compd., 258, (1997), 39-41.
• [7] Lib H.-W., Ishikawaa K., Aoki K.: J. Alloys Compd., 388, (2005), 49-58.
• [8] Kwon Y., Kwon O., Kim M., Wee D.: Mater. Sci. Eng. B, 129, (2006), 18-21.
• [9] Malleta H., Crecelius G., Zinn W.: Journal de Physique Colloque C6, 35, (1974), 279-283.
• [10] Scott J.F., Dawber M.: Appl. Phys. Lett., 76, (2000), 3801-3803.
• [11] Rema K.P., Etacheri V.K., Kumar V.: J. Mater. Sci.: Mater. Electron., 21, (2010), 1149-1153.
• [12] Erdem E., Eichel R.-A., Fetzer Cs., Dézsi I., Lauterbach S., Kleebe H.-J., Balogh A.G.: J. Appl. Phys., 107, (2010), 054109-5.
• [13] Garg A., Agrawal D.C.: J. Mater. Sci.: Mater. Electron., 10, (1999), 649-652.
• [14] Fiebig M.: J. Phys. D: Appl. Phys., 38, (2005), R123.
• [15] Rietveld H.M.: J. Appl. Cryst., 2, (1969), 65-71.
• [16] Rodriguez-Carvajal J.: Physica B., 192, (1993), 55.
• [17] Blaha P., Schwarz K., Madsen G.K.H., Kvasnicka D., Luitz J.: WIEN2k, An Augmented Plane Wave + Local Orbitals Program for Calculating Crystal Properties, (Karlheinz Schwarz, Techn. Universit¨at Wien, Austria), 2001, ISBN 3-9501031-1-2.
• [18] Perdew J.P., Burke K., Ernzerhof M.: Phys. Rev. Lett., 77, (1996), 3865.
• [19] Karki B.B., Stixrude L., Clark S.J., Warren M.C., Ackland G.J., Crain J.: Am. Mineral., 82, (1997), 51.
• [20] Birch F.: Physical Review, 71, (1947), 809-824.
• [21] Wallace D.C.: Thermodynamics of Crystals, Wiley, New York, (1972).
• [22] Beckstein O., Klepeis J.E., Hart G.L.W., Pankratov O.: Phys. Rev. B, 63, (2001), 134112.
• [23] McCammon C.A., Becerro A.I., Langenhorst F., Angel R.J., Marion S., Seifert F.: J. Phys.: Condens. Matter, 12, (2000), 2969-2984.