Numéro
J. Phys. Colloques
Volume 35, Numéro C6, Décembre 1974
International Conference on the Applications of the Mössbauer Effect
Page(s) C6-320 - C6-320
DOI https://doi.org/10.1051/jphyscol:1974651
International Conference on the Applications of the Mössbauer Effect

J. Phys. Colloques 35 (1974) C6-320-C6-320

DOI: 10.1051/jphyscol:1974651

A MÖSSBAUER INVESTIGATION OF THE EFFECT OF SOLUTE CLUSTERING IN Au-Fe AND Cu-Ni ALLOYS AS INDUCED BY HEAT TREATMENTS AND NEUTRON IRRADIATION

R. J. BORG

Lawrence Livermore Laboratory, University of California, Livermore, California 94550, USA


Résumé
Les systèmes d'alliages Or-Fer et Cuivre-Nickel possèdent des compositions critiques pour lesquelles le comportement magnétique est extrêmement sensible à des changements dans l'ordre des compositions à courte distance. La composition critique du système Or-Fer se situe autour de 17 % at Fe. Pour le système Cuivre-Nickel, elle correspond approximativement à la composition équiatomique. Il est possible de s'écarter de la distribution désordonnée des constituants en modifiant les traitements thermiques ou en utilisant la diffusion intensifiée sous rayonnement à basse température. Les changements qui en résultent pour les propriétés magnétiques peuvent être observés au moyen de l'effet Mössbauer. Des alliages Or-Fer ont été soit trempés depuis des températures élevées du domaine de la phase unique soit recuits à des températures plaçant les compositions bien à l'intérieur du domaine à deux phases. La comparaison des spectres Mössbauer a démontré que tous les alliages avaient conservé entièrement la phase unique d'origine quel que soit le traitement thermique. Cependant, si les températures auxquelles l'ordre magnétique commence étaient substantiellement modifiées pour l'alliage d'or à 17 atomes de fer pour cent, elles ne l'étaient pas pour les compositions renfermant des quantités notablement plus grandes ou moindres de fer. Des résultats semblables ont été obtenus par l'irradiation sous les neutrons, à la température ambiante, de l'alliage d'or à 17 atomes de fer pour cent, avec le réacteur du type piscine de Livermore (LPTR). La dose d'environ 1019 n/cm2, provenant de neutrons ayant le spectre du réacteur, a produit un effet beaucoup plus grand que celui des recuits à basse température. De plus, le comportement magnétique après irradiation s'est révélé stable vis-à-vis d'un recuit consécutif à basse température. L'effet de l'irradiation par des neutrons monoénergétiques de 14 MeV a été comparé avec celui des neutrons du réacteur en vue d'établir une corrélation entre la diffusion intensifiée sous rayonnement et l'énergie des neutrons incidents. Les variations qui apparaissent à la suite du traitement thermique dans la dépendance, vis-à-vis de la température, de I'éclatement hyperfin du 57mFe dans les systèmes Cuivre-Nickel sont aussi signalées. Aucune variation dans l'éclatement hyperfin n'a été décelée pour Cu0,45Ni0,55 ce qui contraste avec et Cu1,0Ni1,0 et Cu0,55Ni0,45. Là encore, l'existence d'une « composition critique » implique un changement de la force d'échange ou du couplage magnétique qui sont très sensibles à l'ordre à courte distance bien qu'il n'y ait aucune variation concomitante de la grandeur du moment local du fer lui-même, comme en témoigne la valeur constante de la grandeur de l'éclatement hyperfin.


Abstract
The Au-Fe and Cu-Ni alloy systems possess critical compositions whose magnetic behavior is extremely responsive to changes in short-range compositional order. The critical composition for Au-Fe centers about Au-17 at % Fe, and it occurs at approximately the equiatomic composition of Cu-Ni. Departure from a random distribution of constituents can be induced by varying heat treatments or by low-temperature radiation-enhanced diffusion and the attendant changes in magnetic properties observed by means of the Mössbauer effect. Au-Fe alloys were either quenched from elevated temperatures within the single-phase region, or they were annealed at temperatures that place each composition well within the two-phase region. A comparison of the Mössbauer spectra showed that all alloys retained entirely the original single phase regardless of heat treatment. Nevertheless, the temperatures at which magnetic order commences were substantially altered for Au-17 at % Fe, but not for compositions containing significantly greater or lesser amounts of Fe. Similar results were produced by neutron irradiations of Au-17 at % Fe at ambient temperature in the Livermore Pool Type Reactor, LPTR. A dose of ~ n/cm2 of reactor spectrum neutrons produced a much larger effect than did the low-temperature anneals ; furthermore, the magnetic behavior after irradiation was stable with respect to further low-temperature annealing. The effect of irradiation by monoenergetic 14 MeV neutrons was compared with the reactor neutrons in an attempt to relate radiation-enhanced diffusion to the incident neutron energy. The variation as a result of heat treatment in the temperature dependence of the hyperfine splitting of 57mFe in Cu-Ni is also reported. No variation in hyperfine splitting was found for Cu0.45Ni0.55 in contrast to Cu1.0Ni1.0 and Cu0.55Ni0.45. Again the presence of a « critical composition » implies a change in the exchange force or magnetic coupling which is extremely sensitive to short-range compositional order, although there is no accompanying variation in the magnitude of the local moment of the Fe itself, as evinced by the constant value for the magnitude of the hfs.