Modelado atomístico y geométrico-cristalográfico de estructuras tipo AB5 ( LaNi5-xAlx)

S. OBREGÓN; S. RAMOS DE DEBIAGGI; J.J. ANDRADE GAMBOA; M.R. ESQUIVEL

S.C. de Bariloche - Argentina

Congreso; VII Reunión Anual de la Asociación Argentina de Cristalografía; 2011

Asociación Argentina de Cristalografía

La popularidad de las estructuras tipo AB5 (P6/mmm, estructura base CaCu5) en el uso de materiales para compresión térmica de hidrógeno (CTH) está basada en la posibilidad de realizar múltiples sustituciones en los sitios A (La-Lu; Wyckoff 1a) y B (Ni, Al y elementos de los grupos 3 a 15; Wyckoff 2c, 3g) del intermetálico [1]. Muchas de estas cualidades son incrementadas si en el sitio B del intermetálico, Ni es reemplazado por Al. Sin embargo, no existe un rango sustitucional completo para la misma [2] ya que la estructura AAl5  no ha sido reportada previamente en los diagramas de equilibrio Al-A (La-Lu). En este trabajo, se caracterizan intermetálicos del tipo LaNi5-xAlx de composición nominal LaNi5, LaNi4.70Al0.30 y LaNi4.50Al0.50 por difracción de rayos X (DRX/XRD) y espectroscopía dispersiva en energías (EDE/EDS). Los datos estructurales fueron refinados por el método Rietveld usando el software Fullprof. Los resultados hallados, son comparados con los obtenidos de un modelo cristalográfico-sustitucional basado en la hipótesis de esferas rígidas. El modelo es utilizado para predecir el efecto de la sustitución de Al en los dos tipos de posiciones ocupadas por B y determinar el grado de sustitución de Al en la estructura AB5. El modelo permite interpretar los cambios observados de los parámetros de celda de LaNi5-xAlx en función de x, a base de una sustitución preferencial en los sitios 2c por sobre las 3g. A su vez, los resultados hallados fueron contrastados con los obtenidos mediante cálculos teóricos ab-initio para el modelado de estructuras con distintos grados de reemplazo de Ni por Al conducentes a la determinación de los parámetros estructurales de la serie LaNi5-LaAl5 y las Energías de Formación  en función de la sustitución de Al. Como resultados, se obtuvo un acuerdo general entre el modelado atomístico y el modelo cristalográfico-sustitucional incluyendo la determinación de los parámetros de celda de la estructura teórica LaAl5 y la simulación del difractograma de la misma. Finalmente, en el trabajo se dilucidan razones por las cuales la sustitución máxima de Al en esta estructura, se corresponde con la composición LaNi4Al , estructura con el máximo grado de sustitución presentada en la bibliografía [2].