Studio su composti intermetallici Ce-Cu-Mg

Abstract

In questo lavoro di tesi, la sezione isotermica a 400 ° C del sistema Ce-Cu-Mg è stata determinata caratterizzando circa 50 campioni mediante microscopia ottica (LOM), microscopia elettronica a scansione (SEM), spettroscopia a raggi X a dispersione di energia ( EDS) e diffrazione di raggi X da polvere (XRPD). Il diagramma di fase comprende diverse soluzioni solide ternarie derivate da fasi binarie dei sottosistemi, che si estendono all'interno del sistema ternario mantenendo normalmente un contenuto di Ce. La soluzione solida ternaria Ce (Cu_ (1-x) Mg_x) _6, che risolve fino al 18% di Mg, include la composizione ordinata CeCu_5 Mg, già riportata in letteratura. Per questo composto sono stati fatti diversi tentativi di far crescere un singolo cristallo mediante la tecnica Bridgman, senza ottenere alcun successo. Durante questo lavoro sono state confermate le fasi ternarie τ_1 (Ce_2 Cu_2 Mg), τ_2 (CeCuMg), τ_3 (CeCuMg_2), τ_5 (CeCu_2 Mg) e τ_7 (CeCu_9 Mg_2), già stabilite in letteratura. Sei nuove fasi ternarie, vale a dire τ_4 (CeCuMg_4), τ_6 (Ce_8 Cu_83 Mg_9), τ_8 (Ce_13 Cu_48 Mg_39), τ_9 (Ce_15 Cu_41 Mg_43), τ_10 (Ce_18 Cu_44 Mg_37) e τ_11? (Ce_23 Cu_71 Mg_6) sono stati inoltre identificati. Le proprietà fisiche a bassa temperatura della nuova fase τ_4, che cristallizza nel tipo strutturale hP18-UCoAl_4, sono state studiate mediante misure di magnetizzazione, di calore specifico e resistività. La suscettibilità magnetica inversa dipendente dalla temperatura rivela un comportamento paramagnetico di Curie-Weiss ad alta temperatura, con un momento magnetico effettivo μ_eff = 2,46 μ_B e una temperatura paramagnetica di Curie-Weiss negativa θ_P = -13,9 K. Le misurazioni del calore specifico a bassa temperatura e della resistività mostrano l'esistenza di una transizione di fase magnetica a 3,7 K, che indica l'inizio di un ordinamento antiferromagnetico a bassa temperatura per CeCuMg_4, con una temperatura di Néel T_N = 3,7 K. La misurazione del calore specifico rivela an

In this thesis work, the isothermal section at 400°C of the Ce-Cu-Mg system has been determined by characterizing around 50 samples through light optical microscopy (LOM), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) and X-ray powder diffraction (XRPD). The phase diagram includes several ternary solid solutions derived from binary phases of the subsystems, which extend within the ternary system usually maintaining a constant content of Ce. The ternary solid solution Ce(Cu_(1-x) Mg_x )_6, which solves up to 18% Mg, includes the ordered composition CeCu_5 Mg, already reported in the literature. For this compound, several attempts to grow a single crystal by means of Bridgman technique were made, obtaining no success. The ternary phases τ_1 (Ce_2 Cu_2 Mg), τ_2 (CeCuMg), τ_3 (CeCuMg_2), τ_5 (CeCu_2 Mg) and τ_7 (CeCu_9 Mg_2), already established in the literature, were confirmed during this work. Six new ternary phases, namely τ_4 (CeCuMg_4), τ_6 (Ce_8 Cu_83 Mg_9), τ_8 (Ce_13 Cu_48 Mg_39), τ_9 (Ce_15 Cu_41 Mg_43), τ_10 (Ce_18 Cu_44 Mg_37) and τ_11? (Ce_23 Cu_71 Mg_6) were also identified. The low temperature physical properties of the new phase τ_4, which crystallizes in the structural type hP18-UCoAl_4, have been studied by means of magnetization, specific heat and resistivity measurements. The temperature dependent inverse magnetic susceptibility reveals a high-temperature Curie-Weiss paramagnetic behaviour, with an effective magnetic moment μ_eff=2.46 μ_B and a negative Curie-Weiss paramagnetic temperature θ_P=-13.9 K. Low temperature specific heat and resistivity measurements show the existence of a magnetic phase transition at 3.7 K, indicating the onset of low temperature antiferromagnetic ordering for CeCuMg_4, with a Néel temperature T_N= 3.7 K. The specific heat measurement reveals also a second anomaly at 1.6 K, which appears to be a first order transition, possibly due to a low-temperature spin rearrangement.