ELECTRONIC STRUCTURE AND ORDERING OF INTERSTITIALS IN TRANSITION METALS

Résumé
On présente un bilan synthétique de la connaissance actuelle de la structure électronique et de l'ordre dans les alliages interstitiels carbone-métal de transition (Fe, Co, Ni). On montre que la technique de trempe ultra-rapide (T.U.R.) constitue dans certains cas une bonne méthode d'obtention de solutions solides étendues ([MATH]C, [MATH]C, [MATH]C). On définit les domaines d'existence, à 300 K, de la martensite totalement désordonnée (c.c., x < 0,003) et ordonnée (t.c., x > 0,04) à partir d'études par diffraction X, spectroscopie Mössbauer et résistivité. Des mesures de résistivité, de chaleur spécifique, d'aimantation à saturation, de R.M.N. et de spectroscopie Mössbauer, nous ont permis d'élaborer un modèle pour la structure électronique du carbone dans les métaux de transition. Celle-ci est caractérisée par deux états liés virtuels au voisinage du niveau de Fermi. La position de ces états liés virtuels est recherchée par comparaison avec nos différents résultats expérimentaux qui font apparaître une grande différence entre un ferromagnétique fort (Co, Ni) et faible (Fe). Un calcul préliminaire a pu montrer que l'énergie électronique de liaison carbon-carbone dans le fer α est fortement anisotrope.

Abstract
This paper resumes the present knowledge about electronic structure and order in carbon-transition metal (Fe, Co, Ni) interstitial alloys. It is shown that the ultra rapid quenching technique (U.R.Q.) allows to obtain extended solid solutions ([MATH]C, [MATH]C, [MATH]C). We define, from X-ray diffraction, Mössbauer spectroscopy and resistivity measurements, the range of the existence of the totally disordered martensitic phase (b.c.c., x < 0.003) and of the ordered phase (b.c.t., x > 0.04). Resistivity measurements, specific heat, saturation magnetization, N.M.R. and Mössbauer effect allow us to build a model for the electronic structure of carbon in transition metals. This electronic structure is characterized by the existence of two narrow virtual bound states near the Fermi level. The positions of these virtual bound states are adjusted according to our experimental results which display a big difference between strong (Co, Ni) and weak (Fe) ferromagnets. Strong anisotropy of the electronic binding energy of a carbon pair in α-iron is shown in a preliminary calculation.