Relaciones de fase en el sistema ternario Sc2O3-TiO2-A2O3(A: Fe, In) a 1300°C en aire y propiedades termoluminiscentes de Sc2O3

Abstract

Tesis de maestría en ciencia de materiales. En la búsqueda sistemática de nuevos materiales útiles para aplicaciones tecnológicas, se establecieron las relaciones de fases en el sistema ternario Sc2O3-TiO2-A2O3 (A: Fe e In) a 1300 °C en aire, mediante el método de enfriamiento rápido y difractometría de rayos X de polvos. También, se inició la investigación sistemática de las propiedades termoluminiscentes de los compuestos presentes en dicho sistema. Sc2O3 (grupo espacial (g. e.) Ia3. No. 206) presentó una curva de brillo con características deseables para su empleo en dosimetría de radiaciones. En el sistema ternario Sc2O3-TiO2-Fe2O3 únicamente las fases binarias Fe2TiO5 (g. e. Bbmm. No. 63), Sc2TiO5 (con estructura ortorrómbica tipo pseudobrokita) y Sc4Ti3O12 con estructura cúbica (g. e. Fm3m. No. 225) son estables a esta temperatura. El sistema binario Fe2O3-Sc2O3 presentó soluciones sólidas terminales con estructuras cúbica tipo C, Sc2-2xFe2xO3(0 ≤ x ≤ 0.57) y hexagonal tipo Hematita, Fe2-2xSc2xO3(0 ≤ x ≤ 0.23). En la línea de unión de las fases Sc2TiO5-Fe2TiO5 existe una solución sólida de fórmula, Sc2-2xFe2xTiO5 (0 ≤ x ≤ 1) con estructura tipo Pseudobrokita. Los parámetros de red de esta solución sólida satisfacen la ley de Vegard. En el sistema ternario Sc2O3-TiO2-Fe2O3 existen soluciones sólidas ternarias con estructura cúbica tipo C, hexagonal tipo Hematita y ortorrómbica tipo Pseudobrokita. En el sistema ternario Sc2O3-TiO2-In2O3 se encontró una solución sólida, de fórmula Sc2-2xIn2xO3 (0 ≤ x ≤ 1), con estructura cúbica tipo C. En el sistema binario In2O3-TiO2 únicamente la fase In2TiO5 (g. e. Pnma. No. 62) es estable a esta temperatura. A lo largo de la línea de unión de las fases In2TiO5-Sc2TiO5 existe una solución sólida, In2-2xSc2xTiO5 (0 ≤ x ≤ 0.42) con estructura ortorrómbica tipo pseudobrokita. Sc4Ti3O12, presenta una solución sólida que se extiende en un área del sistema ternario. En este sistema ternario existe una nueva fase ternaria, de fórmula Sc2In4Ti4O17 (a(Å) = 5.989 (1), b(Å) = 3.4251 (6), c(Å) = 6.321 (1), β(°) = 108.58 (1) y V(Å3) = 128.5, g. e. C2/m. No. 12), isoestructural al compuesto InFe1-xTixO3+x/2 monoclínico (Unison X1).

En el sistema ternario Sc2O3-TiO2-Fe2O3 únicamente las fases binarias Fe2TiO5 (g. e. Bbmm. No. 63), Sc2TiO5 (con estructura ortorrómbica tipo pseudobrokita) y Sc4Ti3O12 con estructura cúbica (g. e. Fm3m. No. 225) son estables a esta temperatura. El sistema binario Fe2O3-Sc2O3 presentó soluciones sólidas terminales con estructuras cúbica tipo C, Sc 2-2x Fe 2x O3 (0 ≤ x 0.57) (0 ≤ x 0.57) (0 ≤ x 0.57) (0 ≤ x 0.57) (0 ≤ x 0.57) (0 ≤ x 0.57) (0 ≤ x 0.57) y hexagonal tipo Hematita, Fe 2-2x Sc 2x O3 (0 ≤ x 0.23) (0 ≤ x 0.23) (0 ≤ x 0.23) (0 ≤ x 0.23) (0 ≤ x 0.23) (0 ≤ x 0.23) . En la línea de unión de las fases Sc2TiO5-Fe2TiO5 existe una solución sólida de fórmula, Sc2-2xFe2xTiO5 (0 ≤ x ≤ 1) con estructura tipo Pseudobrokita. Los parámetros de red de esta solución sólida satisfacen la ley de Vegard. En el sistema ternario Sc2O3-TiO2-Fe2O3 existen soluciones sólidas ternarias con estructura cúbica tipo C, hexagonal tipo Hematita y ortorrómbica tipo Pseudobrokita. En el sistema ternario Sc2O3-TiO2-In2O3 se encontró una solución sólida, de fórmula Sc2-2xIn2xO3 (0 ≤ x ≤ 1), con estructura cúbica tipo C. En el sistema binario In2O3-TiO2 únicamente la fase In2TiO5 (g. e. Pnma. No. 62) es estable a esta temperatura. A lo largo de la línea de unión de las fases In2TiO5-Sc2TiO5 existe una solución sólida, In2-2xSc2xTiO5 (0 ≤ x ≤ 0.42) con estructura ortorrómbica tipo pseudobrokita. Sc4Ti3O12, presenta una solución sólida que se extiende en un área del sistema ternario. En este sistema ternario existe una nueva fase ternaria, de fórmula Sc2In4Ti4O17 (a(Å) = 5.989 (1), b(Å) = 3.4251 (6), c(Å) = 6.321 (1), β(°) = 108.58 (1) y V(Å3) = 128.5, g. e. C2/m. No. 12), isoestructural al compuesto InFe1-xTixO3+x/2 monoclínico (Unison X1).