简介概要

Ag-Pd-5Ru-Gd四元系部分相图的700℃等温截面

来源期刊：中国有色金属学报2002年第2期

论文作者：张康侯徐云李曲波

文章页码：231 - 235

关键词：银；钯；钌；钆；Ag-Pd-Ru-Gd四元系；相图

Key words：silver; palladium; ruthenium; gadolinium; Ag- Pd-Ru-Gd quaternary system; phase diagram

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)<25%)四元系相图的700℃等温截面。结果表明：该截面上包含有2个单相区，即Pd(Ag)和Pd₃Gd； 4个两相区，即Pd(Ag)+(Ru)，Pd(Ag)+Pd₃Gd，(Ru)+Ag₅₁Gd₁₄，(Ru)+Pd ₃Gd；3个三相区，即Pd(Ag)+Pd₃Gd+(Ru)，Pd(Ag)+Ag₅₁Gd₁₄+(Ru)，Pd₃Gd+Ag₅₁Gd₁₄+(Ru)；1个四相区，即Pd(Ag)+Pd₃Gd+Ag₅₁Gd₁₄+(Ru)。未发现新的四元中间相。

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 Pd₃Gd, four binary-phase regions: Pd(Ag)+(Ru)， Pd(Ag)+Pd₃Gd， (Ru)+Ag₅₁Gd₁₄ and (Ru)+Pd₃Gd, three ternary-phase regions: Pd(Ag)+Pd₃Gd+(Ru)，Pd(Ag)+Ag₅₁Gd₁₄+(Ru) and Pd₃Gd+Ag₅₁Gd₁₄+(Ru), one quarternary-phase region: Pd(Ag)+Pd₃Gd+Ag₅₁Gd₁₄+(Ru). No new quaternary intermetallic phase is found.

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) , Pd₃Gd和Ag₅₁Gd₁₄; 3个二相区: Pd (Ag) +Pd₃Gd, Pd₃Gd+Ag₅₁Gd₁₄和Pd (Ag) +Ag₅₁Gd₁₄; 1个三相区: Pd (Ag) +Pd₃Gd+Ag₅₁Gd₁₄。

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, Gd₄Pd₅, GdPd和新的三元中间相Pd₂RuGd₂; 11个二相区: (Pd) + (Ru) , (Pd) + GdPd₃, GdPd₃+GdPd₂, GdPd₂+Gd₄Pd₅, Gd₄Pd₅+GdPd, GdPd+Pd₂RuGd₂, Gd₄Pd₅+Pd₂RuGd₂, GdPd₂+ Pd₂RuGd₂, GdPd₃+Pd₂RuGd₂, GdPd₃+ (Ru) 和 (Ru) +Pd₂RuGd₂; 5个三相区: GdPd+Gd₄Pd₅+Pd₂RuGd₂, Gd₄Pd₅+GdPd₂+Pd₂RuGd₂, GdPd₃+GdPd₂+Pd₂RuGd₂, GdPd₃+ (Pd) + (Ru) 和 (Ru) +GdPd₃+Pd₂RuGd₂。

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) , Ag₅₁Gd₁₄, Ag₂Gd和GdRu₂; 7个二相区: (Ag) + (Ru) , (Ag) +Ag₅₁Gd₁₄, Ag₅₁Gd₁₄+Ag₂Gd, Ag₂Gd+GdRu₂, GdRu₂+ (Ru) , Ag₅₁Gd₁₄+ (Ru) 和Ag₅₁Gd₁₄+GdRu₂; 3个三相区: Ag₂Gd+Ag₅₁Gd₁₄+ GdRu₂, Ag₅₁Gd₁₄+ (Ru) +GdRu₂和 (Ag) + (Ru) +Ag₅₁Gd₁₄。

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CuK_α (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Ag₅₁Gd₁₄中的固溶度为10%, 700 ℃时该固溶度缩小到约9%; 750 ℃时Ag在Pd₃Gd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Ag₅Pd_66.5Gd_23.5Ru₅的衍射峰与Pd₃Gd和Ru的衍射谱线对应较好, 而图3 (b) 中Ag₆₇Pd₁₄Gd₁₄Ru₅合金的衍射峰较复杂, 与之相对应的有4个物相: (Ag) , (Ru) , Ag₃Gd和Pd₃Gd, 图3 (c) 显示合金Ag₇₆Pd₂Gd₁₇Ru₅由三相 (Ru) , (Ag) , Ag₃Gd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Ag₅Pd_66.5Gd_23.5Ru₅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Pd₃Gd, 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) Ag₆₇Pd₁₄Gd₁₄Ru₅合金X射线衍射图的判断是对的。很显然, 合金Ag₇₆Pd₂Gd₁₇Ru₅ (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) —Ag₅Pd_66.5Gd_23.5Ru₅; (b) —Ag₆₇Pd₁₄Gd₁₄Ru₅; (c) —Ag₇₆Pd₂Gd₁₇Ru₅

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Pd₃Gd相。 Ag在该Pd₃Gd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Pd₃Gd中的固溶度极限大约为24%, 由此可见, 加入5%Ru后, Ag在Pd₃Gd中的固溶度大大减小。除了Pd (Ag) 和Pd₃Gd两个单相区外, 在该相图中还有4个二相区: Pd (Ag) + (Ru) , Pd₃Gd+ (Ru) , Pd₃Gd+Pd (Ag) , Ag₅₁Gd₁₄+ (Ru) , 3个三相区: Pd₃Gd+Ag₅₁Gd₁₄+ (Ru) , Ag₅₁Gd₁₄+Pd (Ag) + (Ru) , Pd₃Gd+Pd (Ag) + (Ru) 和1个四相区: Ag₅₁Gd₁₄+Pd₃Gd+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) —Ag₅Pd_66.5Gd_23.5Ru₅; (b) —Ag₆₇Pd₁₄Gd₁₄Ru₅; (c) —Ag₇₆Pd₂Gd₁₇Ru₅

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Pd₃Gd的范围都大大缩小, 单相区Ag₅₁Gd₁₄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。