Synthesis and characterization of GaxLiᵧ alloys with various lithium compositions

Results in Materials, 2026

Толық мәтін Ашық қол жеткізу: Gold Метадеректер (CSL-JSON)
DOI 10.1016/j.rinma.2026.100970
Деректер сенімділігі 70 орташа
Бұл баға қалай есептеледі

Ол жазбаның өзінің тексерілетін белгілерінен құралады: мақаланың DOI-і бар ма, оның деректерін қанша тәуелсіз дереккөз растады, міндетті өрістер толтырылған ба және соңғы растау қаншалықты жаңа. Дереккөздер арасындағы алшақтық пен идентификатордың болмауы бағаны төмендетеді. 80-нен бастап мән жазбаның қосымша тексерусіз жарияланғанын, 60-тан 79-ға дейін — оның сенімділігі төмен күйде жарияланғанын және қолмен тексеру ұсынылатынын білдіреді. Редактор қолмен тексерген жазбаны қайта есептеу 90-нан төмен түсірмейді. Бұл — мақаланың өзіне емес, ол туралы деректерімізге берілген баға.

Аңдатпа

An optimized vacuum-based technology for synthesizing Ga–Li alloys with controlled lithium content ranging from 10 to 50 at.% was developed and experimentally validated. The process combines two-stage lithium purification (chemical treatment and vacuum distillation) with high-temperature homogenization under residual pressure ≤10 −5 Pa, ensuring low contamination levels and precise stoichiometry control. Comprehensive characterization using SEM, XRD (ICDD PDF-4+), DSC (25–500 °C), and ICP-MS demonstrates the formation of thermodynamically stable intermetallic phases Ga 7 Li 2 and Ga 9 Li 5 in the near-stoichiometric composition region. The observed phase assemblage is governed by equilibrium thermodynamics rather than kinetic limitations, as confirmed by the absence of metastable phases and the consistency between XRD and DSC results. Distinct endothermic transitions at ∼320 °C and ∼388 °C are attributed to transformations associated with Ga 7 Li 2 and Ga 9 Li 5 phases, respectively, in agreement with the equilibrium Ga–Li phase diagram. The synthesized alloys exhibit high compositional accuracy (deviation ≤0.6 at.%) and microstructural homogeneity, confirming the effectiveness of the developed synthesis route. A key finding is the experimentally confirmed reduction in lithium thermodynamic activity, leading to a decrease in saturated vapor pressure by 3–4 orders of magnitude compared to pure lithium in the temperature range 400–500 °C. This effect is highly important for fusion applications, as it suppresses lithium evaporation and improves compatibility with structural materials. The developed synthesis methodology and the obtained structure–property relationships demonstrate that Ga–Li intermetallic alloys are promising candidates for liquid metal plasma-facing components and tritium-related systems in next-generation fusion reactors.