Фазові рівноваги на перерізі Cu2Se – Cu3SbSe4

Abstract

Складні селеніди відносяться до перспективних термоелектричних матеріалів у широкому температурному діапазоні. Оскільки одним із методів покращення термоелектричних параметрів матеріалу є зменшення теплопровідності шляхом статистичного заміщення складових компонентів у кристалічній структурі в процесі утворення твердих розчинів, то дослідження фазових рівноваг та встановлення областей гомогенності за участі перспективних з точки зору термоелектричної добротності сполук є актуальним. У даній роботі представлено результати дослідження фізико-хімічної взаємодії у системі CuSe2 – Cu3SbSe4. Синтез сплавів системи CuSe2 – Cu3SbSe4 (0; 10; 30; 50% 70; 90; 100 мол. % Cu3SbSe4) здійснено прямим однотемпературним методом при максимальній температурі синтезу 1053 K. Одержані сплави досліджували методами рентгенівського фазового, диференційного термічного та мікроструктурного аналізів. За результатами проведених аналізів встановлено, що система CuSe2 – Cu3SbSe4 є частково квазібінарним перерізом квазіпотрійної системи Cu2Se–Sb2Se3–Se. Переріз CuSe2 – Cu3SbSe4 характеризується проходженням чотирьох моноваріантних процесів. Досліджуваний переріз перетинає область первинної кристалізації фази з конгруентним характером плавлення – β-Cu2Se та область розшарування у рідкій фазі. Область граничних твердих розчинів на основі вихідних компонентів CuSe2 та Cu3SbSe4 не перевищує 5 мол.%.

Complex selenides are promising thermoelectric materials in a wide temperature range. Since one of the methods for improving material parameters is the formation of solid solutions, the study ofphase equilibria and the determination of the homogeneity regions of the components is relevant. This paper presents the results of a study of the physico-chemical interaction in the CuSe2 – Cu3SbSe4 system. The synthesis of alloys of the CuSe2 – Cu3SbSe4 system (0; 10; 30; 50% 70; 90; 100 mol. % Cu3SbSe4) was carried out by a direct one-temperature method at a maximum synthesis temperature of 1053 K. The obtained alloys were studied by X-ray phase, differential thermal and microstructural analyses. Based on the results of the analyses, it was found that CuSe2 – Cu3SbSe4 system is a partially quasi-binary section of the quasi-ternary Cu2Se–Sb2Se3–Se system. The section of CuSe2 – Cu3SbSe4 is characterized by the passage of four nonvariant processes. The studied section crosses the region of primary crystallization of the phase with congruent melting character - β-Cu2Se and the miscibility gap in liquid phase. The region of boundary solid solutions based on the initial components CuSe2 and Cu3SbSe4 does not exceed 5 mol.%.