Les surstructures d'orientation des alliages Fe-Co

HAL Id: jpa-00236028

https://hal.archives-ouvertes.fr/jpa-00236028

Submitted on 1 Jan 1959

HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of sci- entific research documents, whether they are pub- lished or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers.

L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d’enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés.

Les surstructures d’orientation des alliages Fe-Co

E.T. Ferguson

To cite this version:

E.T. Ferguson. Les surstructures d’orientation des alliages Fe-Co. J. Phys. Radium, 1959, 20 (2-3),

pp.251-253. �10.1051/jphysrad:01959002002-3025100�. �jpa-00236028�

251

LES SURSTRUCTURES D’ORIENTATION DES ALLIAGES Fe-Co Par E. T. FERGUSON,

Laboratoire d’Électrostatique ^{et de} Physique ^du Métal, Grenoble, France.

Résumé.

On a mesuré l’anisotropie magnétique d’un échantillon de fer-cobalt qui ^{a subi}

différents traitements thermiques ^{dans un} champ magnétique. ^{Les résultats montrent} que l’appa-

rition d’une surstructure ordinaire diminue la valeur de l’anisotropie magnétique ^uniaxiale induite,

en accord avec les prévisions théoriques.

Abstract.

Measurements of the magnetic anisotropy ^{of a 50} % ^Fe-Co alloy after various heat treatments in a magnetic field show that the appearance of ^a normal superstructure ^reduces the induced uniaxial magnetic anisotropy, ⁱⁿ agreement ^with theory.

LE JOURNAL DE PHYSIQUE ^{ET LE RADIUM TOME} 20, ^FÉVRIER 1959,

Introduction.

Dans une étude antérieure [1],

nous avons utilisé le dispositif expérimental ^mis

au point par Weddigen [2] pour ^mesurer l’aniso-

tropie magnétique uniaxiale, induite dans les

alliages ^Fe-Ni par ^un recuit dans un champ magné- tique. ^{Les recuits se font dans un four} électrique

de faibles dimensions, ^à atmosphère d’hydrogène, placé ^{entre les} pièces polaires ^d’un électro-aimant.

On peut ^relever le four pour refroidir l’échantillon

brusquement par ^un fort courant d’hydrogène.

L’anisotropie magnétique ^{est mesurée au moyen}

d’une balance de torsion, suspendue ^{entre les} pièces polaires ^d’un électro-aimant tournant autour d’un axe vertical. Maréchal [3] ^a étudié les alliages Fe-Co, ^{mais son} montage ^ne permettait pas d’obte- nir des résultats précis ^et reproductibles. ^Nous

avons décidé de reprendre ^ces mesures, et de suivre en’ particulier ^la disparition progressive de l’aniso-

tropie ^{induite avec} l’établissement de la surstruc- ture ordinaire.

Mesures.

On prépare les échantillons à partir

des poudres ^des métaux purs. Le mélange ^des poudres ^est d’àbord fritté en atmosphère d’hydro- gène, ^{ensuite fondu sous vide et} coulé dans un

moule refroidi. On obtient des lingots polycris-

tallins à grains de faible dimension. Dans ces lin-

gots, ^on découpe ^des disques, ^{de forme} approxima-

tivement ellipsoïdale, ^{de 14 mm} de diamètre et de 3 mm d’épaisseur maximum. L’échantillon ainsi

préparé ^{a une} anisotropie magnétique ^{très infé-}

rieure à l’anisotropie ^d’un monocristal, ^{car les}

cristallites sont orientés ^au hasard. On peut ^donc

utiliser une balance de ^torsion sensible, ^{et mesurer}

le couple ^{avec une} grande précision, ^d’environ

20 dyne cm/cm3.

L’échantillon est placé ^{dans le} four, ^{dans un} champ magnétique qui ^{le sature selon un} grand

axe. On le chauffe rapidement, ^{en 2} minutes envi- ron, jusqu’à ^la température ^du traitement et on le maintient à, ^cette température pendant ^le temps

désiré. On termine ce traitement _par une trempe brusque ^d’environ 30 °C/s, ^en maintenant toujours

le champ magnétique. Ensuite, ^{on fixe} l’échantillon dans une position repérée ^{dans la balance de tor-} sion, ^{et on mesure le} couple D( Ç) qui ^{s’exerce sur}

lui dans un champ magnétique ^intense qui ^{fait un} angle Ç ^{avec une direction fixe de} l’échantillon.

Comme D(Ç) ^est périodique, ^avec période 7r, ^on pose :

et on peut calculer les premiers coefficients .E2, E4, .Es

eg, e4, e6

à partir ^des points ^mesurés

de D(Ç).

En poursuivant ^une suite de traitements iden-

tiques ^{sur un même} échantillon, ^{on voit une évo-}

lution des coefficients E et e en fonction du temps.

Quand ^{on a atteint} les valeurs d’équilibre, ^on

effectue une série de traitements semblables, ^avec

le champ magnétique ^orienté perpendiculairement

à la direction précédente. On voit alors que les coefficients E4 et e4 ^{ne se} modifient _pas. Grâce à un

choix convenable de la direction de référence dé Ç,

e2 reste constant aussi, ^{et seul} .E2 dépend ^{de la}

direction du champ magnétique ^de traitement. La différence DE2 des deux valeurs asymptotiques ^de

E2 correspond à l’anisotropie uniaxiale induite. Sur la figure ^{1 est} représentée la variation de AE2 ^en

fonction de ^la température ^de traitement.

Des traitements effectués ^{à 4250} C ont montré

un autre phénomène intéressant. Au temps ^t

⁰ l’échantillon avait subi un recuit préalable ^de

1 h à 800 OC, ^{dans un} champ magnétique, ^suivi

d’une trempe brusque ^sous champ. ^Les premiers

traitements à 425 OC, ^{avec la même} direction ^du champ magnétique, font d’abord augmenter .E2, qui ^{diminue ensuite} jusqu’à des valeurs plus ^faibles

que la valeur à t

0.

L’expérience ^{montre que} les valeurs d’équilibre

de E4, e4, et e2 ^varient avec la température, quoi-

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphysrad:01959002002-3025100

252

qu’elles ^ne dépendent pas de ^la direction du champ magnétique. ^{Comme ces} coefficients ont leur ori-

gine ^{dans la} partie non-compensée ^de l’anisotropie magnétocristalline ordinaire, ^{il est} vraisemblable que l’anisotropie magnétocristalline, ^{mesurée à la} température ambiante, dépend ^{de la} température

du traitement thermique précédent.

Discussion.

Néel a interprété l’apparition ^de l’anisotropie magnétique ^{induite dans ces} alliages

binaires comme la création d’une surstructure d’orientation [4]. Dans l’état désordonné, ^{les atomes}

sont répartis ^{au hasard sur les} différents sites cris-

tallographiques. ^Le recuit dans un champ magné- tique, ^{à une} température ^où la diffusion est pos-

sible, ^rend anisotrope ^la répartition des liaisons entre les atomes proches voisins. Par exemple,

une liaison entre deux atomes dissemblables aurait

une plus grande probabilité ^{de se trouver} parallèle

que perpendiculaire ^au champ magnétique. ^Cette répartition anisotrope ^{est conservée à la} tempéra-

ture ambiante _{par la} trempe. L’énergie ^d’aniso- tropie magnétique ^induite s’exprime ^{en fonction}

des constantes de magnétostriction ^{à la} tempéra-

ture de traitement T et à la température ^{de mesure} To. ^{Dans un autre calcul sur les mêmes} bases, Taniguchi [5] ^{trouve un} résultat presque équiva-

lent : pour ^un alliage ^donné l’anisotropie ^est pro-

portionnelle à J2s (T) J; (TO), ^où J. représente

l’aimantation à saturation. L’énergie ^{doit donc}

décroître avec l’augmentation ^{de T.}

FIG. 1.

Échantillon 60% Fe - 40% Co. Coefficient de

l’anisotropie ^uniaxiale induite, DE2, ^en fonctions ^{de la} température de traitement T.

Si l’alliage présente ^une surstructure ordinaire,

de symétrie cubique, les liaisons entre les atomes

proches voisins dissemblables ^ont obligatoirement

une répartition isotrope, ^et la surstructure d’orien- tation ne peut pas s’établir. Dans le ^cas d’un

alliage partiellement ^{ordonné, on peut supposer}

qu’en première approximation ^{seulement la} partie

non ordonnée admet la pré3ence de l’ordre direc- tionnel.

Nous pouvons maintenant expliquer ^{les résultats} expérimentaux. ^La température critique ^{de la}

surstructure ordinaire de l’alliage ^{est d’environ}

700 °C. Quand ^T augmente, la fraction non ordon- née de l’alliage ^croît rapidement. ^{En même} temps J. (T) ^ne diminue que peu, ^car le point de Curie vir- tuel (extrapolé ^{au delà du} changement ^de phase)

est de l’ordre de 1 100 °C [6]. AE2, qui correspond

à la valeur d’équilibre ^de l’énergie d’anisotropie induite, ^{doit donc} augmenter ^{avec T} ( fig. 1).

Après ^{le recuit à} 800 °C, ^{au-dessus de la} tempé-

rature de disparition ^{d’ordre à} longue distance, ^et

la trempe, l’alliage ^{se trouve dans un état sans}

ordre normal, ^{mais avec un} certain ordre direc- tionnel. Celui-ci a une valeur correspondant ^à l’équilibre ^à 800 °C, ^ou peut-être ^{à une} tempéra-

ture un peu plus ^{basse si la} trempe ^n’est pas ^assez

rapide. ^{Sa valeur} d’équilibre ^à 425 °C devrait être

plus grande, ^{et l’ordre} directionnel croîtrait donc dans la totalité de l’alliage pendant les recuits suc-

cessifs à 425 °C dans le champ magnétique. Mais, simultanément, ^la surstructure normale ^va tendre

vers sa valeur d’équilibre. E2 ^{doit donc croître au} début, mais décroître ensuite à cause de la dimi- nution de la fraction non-ordonnée de l’alliage, ^en

accord avec l’expérience.

L’influence des traitements thermiques ^sur F4,

e4 et e2 s’explique ^{si on} suppose que les ^constantes

d’anisotropie magnétocristalline dépendent ^du degré d’ordre normal. Un tel effet est déjà ^connu

pour les alliages ^Fe-Ni [7].

RÉFÉRENCES

[1] ^FERGUSON (E. T.), ^{C. R. Acad.} Sc., 1957, 244, ^2363-

2366.

[2] ^WEDDIGEN (C.), Diplôme ^d’Études Supérieures, ^Gre- noble, 1955.

[3] ^MARÉCHAL (J.), Diplôme ^d’Études Supérieures, ^Gre- noble, 1954.

[4] ^NÉEL (L.), ^J. Physique Rad., 1954, 15, ^225-239.

[5] TANIGUCHI (S.), ^Sci. Rep. ^Res. Inst. Tohoku Univ., 1955, ^A 7, ^225-281.

[6] ^FORRER (R.), ^J. Physique Rad., (7), 1930, 1, 49-64.

[7] ^BOZORTH (R. M.), Ferromagnetism, ^4th printing, 1956,

571.

DISCUSSION

Mr., Hoselitz.

^{In the} explanation ^{of the curve}

of figure ^{1 it has been} assumed that the presence of the magnetic field does not influence the ordinary

order-disorder transformation curve. Would _you expect ^the magnetic ^{field to} modify ^{the order-}

disorder transformation ?

.41r. Ferguson.

^The enèrgy associated with

253 the directional ordering ^is probably ^small

compared ^{with the} energy of the normal ordering.

How large ^would the latter be ?

Mr. Néel.

The normal order has a critical

point ^{at 700} OC, ^the energy is therefore _very large,

of the order of RT,,.

Mr. Zylstra (Remark).

May ^{I add a remark to}

the question ^{of Dr.} Hoselitz. When _{you anneal} the sample ^{at a} temperature ^{beneath the Curie}

point, ^the ordering ^takes place ⁱⁿ magnetized regions. ^When you saturate the sample, ^{you are} only aligning ^these regions, ^{but with or without a} field, ^{in both cases the} ordering ^takes place ^{in a} magnetized material, ^{so one would not} expect ^an

influence ^on the normal order-disorder curve.

Mr. Rathenau.

We have carried out measure-

ments on Ni3 Fe, ^{and found} that, ^there too, ^{a heat}

treatment ^{did not act on an ordered} sample.