LES PROPRIÉTÉS MAGNETIQUES DES COMPOSÉS INTERMÉTALLIQUES FER-TITANE DE COMPOSITION VOISINE DE Fe2Ti

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Submitted on 1 Jan 1971

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LES PROPRIÉTÉS MAGNETIQUES DES

COMPOSÉS INTERMÉTALLIQUES FER-TITANE DE COMPOSITION VOISINE DE Fe2Ti

M. Okazaki

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M. Okazaki. LES PROPRIÉTÉS MAGNETIQUES DES COMPOSÉS INTERMÉTALLIQUES FER- TITANE DE COMPOSITION VOISINE DE Fe2Ti. Journal de Physique Colloques, 1971, 32 (C1), pp.C1-874-C1-875. �10.1051/jphyscol:19711308�. �jpa-00214339�

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JOURNAL DE PHYSIQUE Colloque C I, supple'ment au no 2-3, Tome 32, Fe'vrier-Mars 1971, page C 1

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LES PROPRIETES M A G ~ T I Q U E S

DES COMPOSES I N T E R ~ T A L L I Q U E S FER-TITANE DE COMPOSITION VOISINE DE Fe2Ti

M. OKAZAKI

Laboratoire d'Electrostatique et d e Physique d u MCtal, C. N. R. S., Cedex no 166, Grenoble, France Resume. - Les proprietes magnetiques des composes intermetalliques fer-titane, de formule Fez+,Til-,, voisine de FezTi, sont tres sensibles a la composition ; pour x < 0, ces alliages sont antiferromagnetiques ; pour 0 < x < 0,03 le ferromagnetisme apparait ; cependant I'interaction antiferromagnetique est preponderante. On attribue ce ferromagnetisme aux propriktes d'amas ferromagnktiques. Dans un alliage avec x= 0,067, I'interaction preponderante est ferro- magnetique ; la direction de facile aimantation est paralltle A I'axe c. On discute ce changement d'ordre magnktique en fonction du nombre d'electrons 3 d localists par atome.

Abstract. - The magnetic properties of the Laves phase Fez+,Ti~-, are very sensitive to the concentration ; for

x < 0, these alloys are antiferromagnetic ; for 0 < x < 0,03 it appears ferromagnetism ; however, antiferromagnetic interaction is preponderant. This ferromagnetism is attributed to the properties of ferromagnetic clusters. In the alloy with x = 0.067, principal interaction is ferromagnetic ; the easy direction is parallel to the c axis. The change of magnetic order with the number of the 3 d-electrons per atom is discussed.

Nous avons t t u d i t les proprittts magnCtiques, entre 4,2 et 500 OK, d e onze Cchantillons d e formule comprise entre Fe2,06,Ti0,933 et Fe,,977Ti,,023. La puretC des Cltments constituants est connue avec quatre dtcimales.

Ces alliages ont Ctt prCparCs a u four a 1Cvitation ; les compositions sont dttermintes ⁱⁱpartir des poids d e fer et d e titane avant la fusion.

Sur les tcllantillons avec - 0,03 t x < 0, nous avons observt I'antiferromagnCtisme ; les points d e Ntel varient entre 275 et 290 ^OK.Nous avons r e p r 6 sent6 (Fig. l), pour un Cchantillon les courbes iso- thermes de variation d e I'aimantation en fonction d u

0 10 20 3 0 H ( k & )

Fe 2+X Ti X s -0.0094 ( N o . 3 3 . 7 )

FIG. 1. - Les courbes isotherrnes de variation de l'aimantation cn fonction ^duchamp pour Fel,g~o ,~Ti1,0094.

champ ; on remarque qu'il n'apparait pas de contri- bution ferromagnttique.

Pour 0 < x < 0,03, le ferromagnttisme apparait (Fig. 2) les points d e Curie ont Ctt dCterminCs par

FIG. 2. - Les wurbes isothermes de variation de I'aimantation en fonction du champ pour Fe 2,013 3Ti 0 , 9 8 6 7 . '

interpolation des variations (M2, HIM) ; ils croissent avec x pour atteindre 70 OK pour x = 0,027 ; l'aimantation B saturation absolue M o varie suivant la loi :

Dans un alliage avec x = 0,067, I'interaction prtpondtrante est ferromagnttique ; le point de Curie est d e 318 OK, l'aimantation a saturation absolue est d e 1,26 (,u,/formule) et l'axe de facile aimantation li 77 O K a t t e dttermint par un cliche d e cristal tournant sur un tchantillon rtduit en poudre t r b fine, et orientte sous champ ; il est parall2le ri I'axe c [I].

Pour les Cchantillons avec x

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0 nous dtduisons qu'il y a superposition d'antiferromagnttisme e t d e

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphyscol:19711308

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LES PROPRIETES MAGNETIQUES DES COMPOSES INTERMETALLIQUES FER-TITANE C 1

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consiste en six raies magnttiques ; le champ hyperfin est de 69 kOe ; en comparant aux rtsultats de la figure 2, l'ordre doit Ctre antiferromagnttique ; les points de Ntel sont 254 et 246 OK respectivement.

L'absorption rtsonante du doublet quadrupolaire diminue, au passage par le point de Ntel, de 20 % &

10 % environ et persiste jusqu'k 10 O K [3]. Le champ hyperfin A 10 OK est de 96 kOe ; rtsultat en accord avec la valeur dkterminte par Wertheim 141 pour x = 0,02.

Nous proposons d'interprtter ces rtsultats comme suit : au-dessous du point de Ntel, les moments des atomes de fer des sites 6 h s'ordonnent antiferroma- gnttiquement alors que ceux des atomes de fer des sites 2 a restent paramagnttiques. Au-dessous du point de Curie, les atomes de fer des sites 6 h restent antiferromagnttiques, alors qu'un atome de fer des

ferromagnttisme, en raison de la prtsence d'un terme sites 4 f provenant de la substitution, et trois atomes linkaire avec le champ qui est superpost A l'aimantation des sites 2 a premiers voisins de I'atome prtctdent spontante et de la forme de la variation thermique de forment un amas ferromagnttique unitaire, dont le l'inverse de la susceptibilite [2]. moment rapport6 A un atome est de 2,2 ,uB d'apres Afin de prtciser ces comportements, nous avons l'tquation (1) ; le fer 2 a restant est paramagnttique.

dttermint les spectres Mossbauer pour les deux tchan- Nous discuterons la condition d'apparition du tillons correspondant & x = 0,013 et x = 0,027, dont ferromagnttisme et de l'antiferromagnttisme par les points de Curie sont de 10 et 70 ^{O K}respectivement ; comparaison qualitative avec la thtorie de Moriya [5].

ainsi qu'on le voit sur la figure 3, le spectre & 200 ^{O K} Pour toutes les concentrations Ctudites, l'inverse de la susceptibilitt en fonction de la temptrature suit la loi de Curie-Weiss ; le moment peut Ctre considtrt comme bien localist. Si on considQe que le fer mttal- lique a la configuration 3 d8 et le titane la configuration 3 d2, le nombre moyen d'klectrons 3 d par atome dans le systeme de Fe, +,Ti, -, est N(x) = 6

+

2 x. Sachant

96 - que l'tnergie d'tchange change de signe au voisinage

de N ^2:6,l ; la valeur de x correspondante est d'environ 0,05, on observe, sur la figure 4, que l'interaction

: TN d8ermin6 par Le maximum de ( Xr )

I

^TNd8ermin6 par effet Mossbauer

...**..

L -J SIlES 2a

88 -

_ _ I I i -_LLi,

-93 -0,Z -01 0 0.1 42 4 3

VITESSE DOPPLER (cm 1 s )

FIG. 4. - Les variations du point de NBel, TN du point de Curie Tc, et du moment magnktique A saturation abso- lue, Mo, avec la composition.

antiferromagnttique est prtpondtrante dans la region x < 0,04, alors que l'interaction ferromagnttique est prtpondtrante dans les tchantillons avec x ^E0,07 [I].

On obtient un bon accord qualitatif.

Nous remarquons en outre que le deplacement isomcre de l'tchantillon avec x = 0,013 est ntgatif et grand A la temptrature ambiante ; 6 = - 0,017 (cm/s) par rapport B l'acier inoxydable ; ce qui indique, en comparant des rtsultats de Walker et al. [6], que 3 d6,3 est la configuration la plus probable du fer dans cet alliage.

-0,04 -0.03 -0.02 -401 0 0.01 0,002 OD3 0.04 FIG. 3.

-

Les spectres Mossbauer 5lFe pour Fe 2 , 0 1 3 3Ti 0 , 9 8 6 7 t x f

& 10 et 200 OK. 34,l (%at Ti 1 32.3 (?&at Ti )

1

Tu (K)

- 300

--% ^{( A y ?}

^{Mo Tc}

[I] BARTHOLIN (H.), VAN LAAR (B.), LEMAIRE (R.) et [4] WERTHEIM (G. K.), WERNICK (J. H.) et SHERWOOD SCHWEIZER (J.), Proc. Int. Conference on Magne- (R. C.), Solid State Commun., 1969, 7 , 1399.

tism, Nottingham, 1964, 281. [5] MORIYA (T.), Prog. Theor. Phys., 1965, 33, 157.

[2] OKAZAKI (M.), Comptes Rendus, 1970, 270 B , 254. [6] WALKER (L. R.), WERTHEIM (G. K.) et JACCARINO (V.), [3] GROS (Y.), These d'Etat, Universite de Grenoble, 1970. Phys. Rev. Letters, 1961, 6 , 96.

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- 200

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-20-200

- 100

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