Твердофазный синтез высокоэнтропийных кристаллов со структурой магнетоплюмбита в системе BaO-Fe2O3-TiO2-Al2O3-In2O3-Ga2O3-Cr2O3

Abstract

Проводимая в рамках работ по изучению возможности получения поликомпонентных оксидных фаз, характеризующихся высоким значением конфигурационной энтропии смешения, настоящая работа направлена на исследование возможности получения методом твердофазного синтеза поликомпонентной фазы со структурой магнетоплюмбита в системе B aO-Fe2O3-T iO2—AI2O3—1П2О3—1GH2O3—1СГ2О3. Шихта для синтеза образцов соответствовала формулам: BaFe2Ti2Al2In2Ga2Cr2Oi9, BaFe4Ti1>6Al1>6In1>6Gai>6Cr1>6°19, BaFe6Tii,2Al1,2In1,2Ga1,2Cr1,2O19* Для экспериментов использовали следующие реактивы: BaCO3, Fe2O3, TiO2, In2O3, Cr2O3, Ga2O3, Al2O3 - с квалификацией не ниже, чем «ч.д.а.». Исследование образцов, полученных спеканием предварительно измельчённой и тщательно перемешанной многокомпонентной шихты при 1350 °С в течение 5 часов в атмосфере воздуха, методами рентгеноспектрального микроанализа и рентгенофазового анализа продемонстрировало возможность образования микрокристаллов требуемого состава и структуры. Полученные данные показывают, что стабильная многокомпонентная кристаллическая структура типа магнетоплюмбита может быть получена в системе BaO-Fe2O3- TiO2-Al2O3-In2O3-Ga2O3-Cr2O3 даже в случае, если величина конфигурационной энтропии смешения в рамках подрешётки, образованной Fe, Ti, Al, In, Ga и Cr, несколько меньше 1,5R. Средний состав высокоэнтропийных фаз в полученных образцах может быть описан формулами: BaFe2,70Ti0.67Al1,69In1,61 Ga2,66Cr2.67O19, BнFe4,56Ti0.86Al1,66In1,27Ga1,94Cr1.71O19, BaFe6,06Ti1,08Al1,20In1,16Ga1,25Cr1,25O19. Полученные данные свидетельствуют о том, что в условиях эксперимента заметная доля титана не переходит в состав высокоэнтропийной фазы. Это необходимо учесть в ходе последующих экспериментальных работ по созданию гомогенных образцов синтезированных фаз, необходимых для исследования их электрических и магнитных характеристик. The present study, in the context of general research of multicomponent oxide phases with high configuration entropy of mixing, aims at investigation of possibilities of multicomponent phaseproduction with the magnetoplumbite structure by the solid-phase synthesis in the BaO- Fe2O3-TiO2-Al2O3-In2O3-Ga2O3-Cr2O3 system. The batch for the sample synthesis conformed to formulas: BaFe2Ti2Al2In2Ga2Cr2Oi9, BaFe4Til,6Al1,6Inl,6Gal,6Crl,6O19, BaFe6Ti1,2Al1,2In1,2Ga1,2Cr1,2O19. The experiments were carried out with the use of the following reagents: BaCO3, Fe2O3, TiO2, In2O3, Cr2O3, Ga2O3, Al2O3with analytical grade of purity or better. The study of the samples obtained by sintering of the preground and thoroughly mixed multicomponent batch at 1350 °C for 5 hours in the air atmosphere, by the X-ray phase analysis has demonstrated the possibility of formation of microcrystals with the necessary composition and structure. The presented data show that a stable multicomponent crystal structure of magnetop- lumbite type can be obtained in the BaO-Fe2O3-TiO2-Al2O3-In2O3-Ga2O3-Cr2O3 system even in the case when the value of configuration entropy of mixing within a sublattice formed by Fe, Ti, Al, In, Ga, and Cr, is somewhat lower than 1.5R. The average composition of high-entropy phases in the obtained samples can be described by formulas:BaFe2,70Ti0.67Al1,69In1,61Ga2,66Cr2.67O19, BaFe4,56Ti0.86Al1,66In1,27Ga1,94Cr271O19, BaFe6,06Ti1.08Al1,20InU6Ga1,25Cr1,25°19. The data testify that at the experimental conditions a noticeable fraction of titanium in not transferred into the high-entropy phase. It is necessary to take into account during the following experimental research in production of homogeneous samples of the synthesized phases for investigation of their electric and magnetic characteristics.