МІКРОТВЕРДІСТЬ МОНОКРИСТАЛІВ ТВЕРДИХ РОЗЧИНІВ Ag7+x(P1-xGex)S6
DOI:
https://doi.org/10.24144/2414-0260.2024.2.33-39Ключові слова:
аргіродити; монокристали; мікротвердість; закон МейераАнотація
Суперіонні провідники володіють рядом важливих характеристик та застосувань, які роблять їх важливими в сфері матеріалознавства, наукових, технологічних та промислових галузях. В той же час при розробці та аналізі властивостей нових матеріалів для оптимізації їх складу і обробки матеріалу обов’язковими є відомості про мікротвердість. Це важливо для забезпечення стабільності та ефективності пристроїв у тривалий період часу. У даній роботі представлено дослідження мікротвердості монокристалічних зразків твердих розчинів Ag7+x(P1-xGex)S6 (x =0; 0.1; 0.25; 0.33; 0.5; 0.75; 1). Для всіх досліджуваних зразків спостерігається зменшення значень мікротвердості H при зростанні навантаження P, що вказує на присутність прямого розмірного ефекту. Мікротвердість монокристалічних зразків також описано в межах PSR моделі, результати якої також вказують на наявність прямого розмірного ефекту. Розраховані в межах PSR (proportional specimen resistance) моделі значення власної твердості H0 для твердих розчинів Ag7+x(P1-xGex)S6 (x =0; 0.1; 0.25; 0.33; 0.5; 0.75; 1) становлять: 903.1 Н/мм2 (х=0), 997.7 Н/мм2 (х=0.1), 990.2 Н/мм2 (х=0.25), 1019.9 Н/мм2 (х=0.33), 1053.3 Н/мм2 х=0.5), 1097.8 Н/мм2 (х=0.75), 1081.1 Н/мм2 (х=0.1). Для оцінки впливу прямого розмірного ефекту використано закон Мейера. Для досліджуваних твердих розчинів Ag7+x(P1-xGex)S6 значення індексу Мейєра знаходяться у межах n = 1.72 ÷ 1.86, що вказує належність даних твердих розчинів до м'яких матеріалів.
Посилання
Laqibi M., Cros B., Peytavin S., Ribes M. New silver superionic conductors Ag7XY5Z (X = Si, Ge, Sn; Y = S, Se; Z = Cl, Br, I)-synthesis and electrical studies. Solid State Ionics. 1987, 23, 21‒26. Doi: 10.1016/0167-2738(87)90077-4.
Yamamoto O. Solid state ionics: a Japan perspective. Science and Technology of Advanced Materials. 2017, 18, 504–527. Doi: 10.1080/14686996.2017.1328955.
Ohno S., Banik A., Dewald G.F., Kraft M.A., Krauskopf T., Minafra N., Till P., Weiss M., Zeier W.G. Materials design of ionic conductors for solid state batteries. Prog Energy. 2020, 2, 022001. Doi: 10.1088/2516-1083/ab73dd.
Zhang Z., Shao Y., Lotsch B., Hu Y.S., Li H., Janek J., Nazar L.F., Nan C.W., Maier J., Armand M., Chen L. New horizons for inorganic solid state ion conductors. Energy Environ. Sc. 2018, 11, 1945–1976. Doi: 10.1039/C8EE01053F.
Zhang Z., Zhang L., Liu Y., Yu C., Yan X., Xu B., Wang L. Synthesis and characterization of argyrodite solid electrolytes for all-solid-state li-ion batteries. J. Alloys Compd. 2018. 747. 227–235. Doi: 10.1016/j.jallcom.2018.03.027.
Chen Y., Wen K., Chen T., Zhang X., Armand M., Chen S. Recent progress in all-solid-state lithium batteries: The emerging strategies for advanced electrolytes and their interfaces. Energy Storage Mater. 2020, 31, 401–433. Doi: 10.1016/j.ensm.2020.05.019.
Kim T., Song W., Son D.-Y., Ono L.K., Qi Y. Lithium-ionbatteries: outlook on present, future, and hybridized technologies. J. Mater. Chem. A. 2019, 7, 2942–2964. Doi: 10.1039/c8ta10513h.
Miao Y., Hynan P., Jouannevon A., Yokochi A. Current Li-ion battery technologies in electric vehicles and opportunities for advancements. Energies. 2019, 12, 1074. Doi: 10.3390/en12061074.
Sekhar P.K., Moore Z., Aravamudhan S., Khosla A. A new low-temperature electrochemical hydrocarbon and NOx sensor. Sensors. 2017, 17, 2759. Doi: 10.3390/s17122759.
Zong Z., Lou J., Adewoye O.O., Elmustafa A.A., Hammad F., Soboyejo W.O. Indentation size effects in the nano and microhardness of FCC single crystal metals. Materials and Manufacturing Processes, 2007, 22, 228–237. Doi: 10.1080/10426910601063410.
Lakshmipriya M., Babu D.R., Vizhi R.E. Vickers microhardness studies on solution-grown single crystals of potassium boro-succinate. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2015, 73, 012091. Doi: 10.1088/1757-899x/73/1/012091.
Pogodin A.I., Filep M.J., Studenyak V.I., Symkanych O.I., Stercho I.P., Izai V.Yu., Kokhan O.P., Kúš P. Influence of crystal structure disordering on ionic conductivity of Ag7+x(P1−xGex)S6 single crystals. J. Alloys Compd. 2022, 926, 166873. Doi: 10.1016/j.jallcom.2022.166873
Pogodin A.I., Filep M.J., Izai V.Yu., Kokhan O.P., Kúš P. Crystal growth and electrical conductivity of Ag7PS6 and Ag8GeS6 argyrodites. J. Phys. Chem. Solids. 2022, 168, 110828. Doi: 10.1016/j.jpcs.2022.110828.
Filho P.P., Mitchell M.R., Link R.E. Cavalcante T.D., de Albuquerque V.H., Tavares J.M. Brinell and Vickers hardness measurement using image processing and analysis techniques. J. Test. Evaluation. 2010, 38, 102220. Doi: 10.1520/jte102220.
Nabarro F.R.N., Shrivastava S., Luyckx S.B. The size effect in microindentation. Philos. Mag. 2006, 86, 4173‒4180. Doi: 10.1080/14786430600577910
Chuah H.G., Ripin Z.M. Quantifying the surface roughness effect in microindentation using a proportional specimen resistance model. J. Mater. Sci. 2013, 48, 6293–6306. Doi: 10.1007/s10853-013-7429-z.
Gong J., Li Y. An energy-balance analysis for the size effect in low-load hardness testing. J. Mater. Sci. 2000, 35, 209–213. Doi: 10.1023/A:1004777607553.
Kathiravan P., Balakrishnan T., Srinath C., Ramamurthi K., Thamotharan S. Growth and characterization of α-nickel sulphate hexahydrate single crystal. Karbala Int. J. Mod. Sci. 2016, 2, 226‒238. Doi: 10.1016/j.kijoms.2016.08.002.
Machaka R., Derry T.E., Sigalas I., Herrmann M. Analysis of the indentation size effect in the microhardness measurements in B6O. Adv. Mater. Sci. Eng. 2011, 539252. Doi: 10.1155/2011/539252.
