Фазы Лавеса

Фазы Лавеса — самый многочисленный класс интерметаллических соединений. Подавляющее большинство двойных фаз Лавеса имеют стехиометрический состав AB2, хотя имеются малочисленные исключения из этого правила.

Элементарная ячейка фазы Лавеса типа MgZn2. Атомы магния показаны зелёным цветом

Фазы Лавеса получили своё название в честь немецкого кристаллохимика Фрица Лавеса (нем. Fritz Laves), опубликовавшего вместе с Х. Витте (нем. H. Witte) в 1936 году большую работу, посвящённую кристаллической структуре и условиям образования ряда двойных соединений на основе магния.

В настоящее время известно множество тройных интерметаллидов со структурой фаз Лавеса. Фазы Лавеса относятся к семейству фаз Франка-Каспера. Из-за зависимости их кристаллической структуры от электронной структуры их также часто причисляют к фазам Юм-Розери.

Структура фаз Лавеса

Лавесовский полиэдр

Фазы Лавеса образуются атомами двух сортов A и B, причём атом сорта A всегда имеет бо́льший атомный радиус (R), чем атом сорта B, причём существует идеальное соотношение радиусов компонентов RA : RB = 1,225. К фазам Лавеса относятся соединения, кристаллизующиеся в несколько родственных структурных типов, из которых наиболее многочисленными являются три нижеследующих:

Все эти структуры имеют схожее расположение атомов, которое проявляется в идентичных координационных полиэдрах (многогранник, образованный атомами одного сорта вокруг атомов другого). Так, во всех фазах Лавеса координационный полиэдр вокруг атома сорта A представляет собой так называемый Лавесовский полиэдр (см. рисунок), имеющий форму усечённого тетраэдра. Сами же атомы сорта A располагаются в алмазоподобной подрешётке.

Все фазы Лавеса являются политипами, то есть имеют разный порядок укладки одинаковых структурных единиц, в качестве которой в данном случае выступает многослойный «сэндвич». Например:

  • кубическая фаза Лавеса MgCu2 представляет собой трёхслойную укладку элементарных структурных единиц в порядке …ABCABC…,
  • фаза MgZn2 является двухслойной …ABAB…,
  • фаза MgNi2 — четырёхслойной …ABACABAC…

Поскольку возможны и другие последовательности укладки слоёв, то семейство фаз Лавеса является более многочисленным. Всего же к фазам Лавеса относится не менее 1000 различных интерметаллических соединений.

Применение

Фазы Лавеса являются очень твердыми и хрупкими соединениями. Благодаря особенностям своей кристаллической структуры они способны «вмещать» в решётке атомы водорода: на одну формульную единицу может приходится до четырёх атомов водорода. Поэтому фазы Лавеса могут использоваться в качестве накопителей водорода в водородной энергетике.

Источники

  • У. Пирсон. Кристаллохимия и физика металлов и сплавов = The Crystal Chemistry and Physics of Metals and Alloys. М.: Мир, 1977. — Т. 2. — С. 308—314. — 472 с.
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.