Abstract

Phase equilibria in the system Cu–Ga–S were investigated by dry synthesis at 500° and 400°C using the three elements (Cu, Ga and S) and four synthetic sulfides (CuS, Cu2S, GaS and Ga2S3) as starting materials; we established the phase diagrams for this ternary system at both temperatures. Gallite, the only reported mineral in the system, is located in the central position in these diagrams, and many tie lines extend from it to other phases; covellite, digenite, phases α, ζ, γ, GaS, X and and sulfur. Gallite shows essentially no solid solution with the other phases, appearing as stoichiometric CuGaS2. On the join between gallite and Ga2S3, a new phase, named X, was found. It is whitish gray with yellow internal reflections in reflected light. It is optically very similar to Ga2S3, but its X-ray powder-diffraction data show a tetragonal symmetry. The cell parameters are a 2.250, c 10.474 Å. It has a limited solid-solution field ranging from Cu10.0Ga31.7S58.3 to Cu10.5Ga32.5S57.0 at 500°C and from Cu9.7Ga32.2S58.1 to Cu10.4Ga32.2S57.3 at 400°C. Digenite contains between 0.2 and 0.4 at.% Ga, GaS contains from 1.1 to 1.4 at.% Cu, and Ga2S3 contains from 0.9 to 1.0 at.% Cu at both temperatures. Along the Cu–Ga join, five phases, labeled α, ζ, γ, ω and gallium liquid, exist at both temperatures. The phases α, ζ, and γ are connected to gallite with tie lines, and the phases γ, ω, and gallium liquid are connected to GaS with tie lines at both temperatures.

Abstract

Nous avons étudié les équilibres de phases dans le système Cu–Ga–S par synthèses à sec à 500° et 400°C en utilisant comme matériaux de départ les trois éléments (Cu, Ga et S) et quatre sulfures synthétiques (CuS, Cu2S, GaS et Ga2S3); nous avons établi les diagrammes de phases pour ce système ternaire aux deux températures. La gallite, le seul minéral connu dans ce système, est situé à une position centrale dans ces diagrammes, et plusieurs lignes de coexistence vont de ce point vers les autres phases: covellite, digénite, α, ζ, γ, GaS, X et soufre. La gallite ne montre quasiment aucun écart à la composition idéale, CuGaS2. Nous avons établi l’existence d’une nouvelle phase, X, sur le joint entre gallite et Ga2S3. Cette phase est blanchâtre avec des réflexions internes jaunes en lumière réfléchie; elle est optiquement très semblable au Ga2S3, mais son spectre de diffraction montre qu’il s’agit d’une phase tétragonale. Ses paramètres réticulaires sont a 2.250, c 10.474 Å. Elle fait preuve d’une solution solide limitée allant de Cu10.0Ga31.7S58.3 à Cu10.5Ga32.5S57.0 à 500°C et de Cu9.7Ga32.2S58.1 à Cu10.4Ga32.2S57.3 à 400°C. La digénite contient de 0.2 à 0.4% Ga (proportion atomique), GaS contient entre 1.1 à 1.4% Cu, et Ga2S3 contient entre 0.9 et 1.0% Cu aux deux températures. Sur la lignée Cu–Ga, cinq phases, désignées α, ζ, γ, ω et gallium liquide, existent aux deux températures. Les phases α, ζ, et γ sont connectées à la gallite par des lignes de coexistence, et les phases γ, ω, et gallium liquide sont connectées à GaS par des lignes de coexistence aux deux températures.

(Traduit par la Rédaction)

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