HAL Id: jpa-00220995
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Submitted on 1 Jan 1981
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SNÖK PEAKS IN MOLYBDENUM
T. Yamane, K. Matsumoto
To cite this version:
JOURNAL DE PHYSIQUE
Colloque C 5 , suppZEment au n030, Tome 42, octobre 1981 page C5-805
SNOK PEAKS I N MOLYBDENUM
T. Yamane and K. Matsumoto
Deparhent of Materials Science and Engineering, Osaka University, Yamadakami,
S u i t a , Osaka 5 6 5 , Japan A b s - t r a c t . N i t r o g e n , o x y g o n a n d c a r b o n Snok p e a k s i n molybdenum h a v e b e c n c o n f i r m e d a t 4 3 3 - 4 4 9 , 4 8 9 - 5 2 2 a n d 603K a t t h e f r e q u - e n c y o f a b o u t 1 . 5 H z r e s p e c t i v e l y , T h c a c f i v a t i o n e n e r g y o f t h e s e p e a k s a r c 1 2 2 , 1 3 0 a n d 1 6 4 k J l m o l w h i c h h a v e a g o o d a g r e e m e n t w i t h t h o s e f o r t h e d i f f u s i o n o f n i t r o g e n , o x y g e n a n d c a r b o n i n molybdenum o b t a i n e d by o t h e r e x p e r i m e n t a l m e t h o d s . 1 . I n t r o d u c t i o n . Snok p e a k s o f i n t e r ~ t ~ i t i a l n i t , r o ~ c n , o x y g e n a n d c a r - bon a t o m s i n molybdenum h a v e b e e n r e p o r t e d by some a u t h o r s .
'
M a r i n - g e r e t a l l ) o b s e r v e d i n t e r n a l f r i c t i o n p e a k s n e a r a t 5 0 0 - 5 6 0 , 5 8 0 - 6 L 0 a n d 1090K. T h e s e p e a k s w e r e c o n s i d e r e d t o c o r r e s p o n d t o i n t e r s t i t i a l n i t r o g e n , c a r b o n a n d t h e r e l a x a t Z i o n o f g r a i n b o u n d a r i e s . Kando1p:lA..%h
r 6 t z d ' o b s e r v e d a b r o a d p e a k a t L73K a n d o b t a i n e d t h e a c t i v a t i o n e n e r g y o f 1 3 4 k J l m o l . T h e p e a k h e i g h t was n o t c h a n g e d by c a r b l l r i z a t i o n a n d a n a d d i t i o n a l s m a l l p e a k was o b s e r v e d a t 302-598K. T h e p e a k was c o n s i d e r - e d t o owe t o c a r b o n a t o m s . P i g u z o v e t a 1 3 ) a l s o o b s e r v e d c o m p l e x b r o a d p e a k s a t 330-670K. T h e y s c p e r a t e d them i n t o t h r o e s i n g l e r e l a x a t i o c p e a k s w h i c h c o r r e s p o n d e d t o n i t r o g e n , o x y g e n a n d c a r b o n a t o m s . R u t t h e s ~ ~ p e r . p o s i t i o n o f t h e t h r e e s e p e r a t e d s i n g l e p e a k s d i d n o t a g r e e w i t h t h e m e a s u r e d p e a k . S c h e k o n o g o v e t a 1 4 ) o b s e r v e d a b r o a d a c a k a t a b o u t 573K. T h e c a u s e o f t h e b r o a d e n i n g was c o n s i d e r e d t o b e t h e i n t e r a c t i o n b e t w e e n c a r b o n a n d o x y g e n a t o m s , s o t h a t t h e p e a k was r i o t a b l e t o b e s e p e r a t e d t o t h e s i n g l e r e l a x a t i o n . S e e i n g t h e s e p r e v i o u s p a p e r s , t h c m e a s u r e d p e a k s h a v e d o u b t i n i n t e r p r e t a t i o n . I n t h i s p a p e r , i n t e r n a l f r i c t i o n o f n i t r i f i c a t e d , o x y d i z e d o r c a r b u r i z e d molybdenum h a v e b e e n m e a s u r e d a n d t h e n a t u r e o f t h e n i t r o - g e n , o x y g e n a n d c a r b o n p e a k s w e r e i n v e s t i g a t e d . 2 . E x p e r i m e n t a l s . I n t e r n a l f r i c t i o n was o b t a i n e d by t h e n a t u r a l d e c a y o f r e s o n a n t t o r s i o n a l v i b r a t i o n a t a n i n v e r s i o n p e n d u l u m d u r i n g h e a t - i n g a t t h e r a t e o f l l 6 O K l s . S p e c i m e n s w e r o molybdenum w i r e o f I . O m m i n , d i a m e t e r a n d 56mm i n l e n g t h . T h e c h e m i c a l c o m p o s i t , i o n s o f t h e m o l y b d e - num w i r e a s r e c e i v e d w e r e C 1 9 0 , 0 I & , N 2 0 , A 1 l e s s t h a n 1 0 , S i 1 5 , Ca l e s s t h a n 1 0 , F e 2 8 ,N 1
1 4 , T a l e s s t h a n 2 0 , 1"' l e s s t h a n 2 0 , K 39C5-808 JOURNAL DE PHYSIQUE n i t r o g e n , o x y g e n a n d c a r b o n p e a k s a r e o b t a i n e d f r o m t y p i c a l them o f w h i c h b a c k g r o u n d i s s u b t r a c t e d . T h e a c t i v a t i o n e n e r g y f o r t h e c a l c u - l a t i o n o f t h e s i n g l e r e l a x a t i o n a r e 1 2 2 k J / m o l f o r t h e n i t r o g e n p e a k , 1 3 0 k J / m o l f o r t h e o x y g e n p e a k a n d 1 6 4 k J / m o l f o r t h e c a r b o n p e a k . T h e s e c a l c u l a t e d p e a k s h a v e a good a g r e e n c n t w i t h t h e m e a s u r e d . I f t h e s e p e a k s a r e Snok r e l a x a t i o n , t h e p e a k h e i g h t i s p r o p o r - t i o n a l t o t h e c o n c e n t r a t i o n o f i n t e r s t i t i a l s o l u t e a t o m s , a n d t h e r e i s a l i n e a r r e l a t i o n b e t w e e n t h e r e c i p r o c a l o f a q u e n c h i n g t e m p e r a t u r e a n d t h e l o g a r i t h m u s o f t h e s o l u b i l i t y l i m i t o f i n t e r s t i t i a l s o l u t e a t o m s . F i g . 6 s h o w s t h e r e l a t i o n s b e t w e e n t h e r e c i p r o c a l o f a q u e n c h - i n g t e m p e r a t u r e a n d t h e p e a k h e i g h t o f t h e n i t r o g e n , o x y g e n a n d c a r - bon p e a k s . T h e r e a r e l i n e a r r e l a t i o n s b e t w e e n t h e m , b u t t h e o x y g e n p c a k h e i g h t i s a l m o s t c o n s t a n t . I f t h e i n t e r s t i t i a l a t o m s o c c u p y o c t a h e d r a l s i t e s i n b c c l a t t i - c c , t h e r e l a x a t i o n t i m e T h a s t h e f o l l o w i n g r e l a t i o n b e t w e e n a d i f f u - s i o n c o e f f i c i e n t D, 2 2 D = a / 3 6 ~ = 2 n f a
/ 3 6
---
( 3 )
w h e r e a i s t h e l a t t i c e c o n s t a n t , a n d f i s t h e r e s o n a n c c v i b r a t i o n f r e - q u e n c y a t t h e maximum p e a k h e i g h t . T h e c a l c u l a t e d d i f f u s i o n c o e f f i c i - e n t s f r o m t h e e x p e r i m e n t a l d a t a a r e shown i n F i g . 7 w i t h p r e v i o u s r e - search d a t a . Thc a c t i v a t i o n e n e r g y o f n i t r o g e n d i f f u s i o n i n F i g . 7 i s 1 0 9 k J / m o l w h i c h i s n e a r t h a t o f 1 2 2 k J / m o l f o r t h e n i t r o g e n p e a k o f t h e i n t e r n a l f r i c t i o n . ~ i ~ d m a n ~ ) o b t a i n e d t h e a c t i v a t i o n e n e r g y o f 172kJ/Snd a t 2053-2243K f o r t h e c a r b o n d i f f u s i o n . T h i s i s e q u a l t o t h a t i n F i g . 7 a n d i s n e a r t h a t o f I 6 4 k J / m o l o f t h e c a r b o n p c a k o f t h e i n t e r n a l f r i c - t i o n . o n t h e d i f f u s i o n o f o x y g e n , ~ a r a n o n a ~ ) m e a s u r e d i n t e r n a l f r i c - t i o n a n d o b t a i n e d d i f f u s i o n c o e f f i c i e n t s w h i c h a r e s i m i l a r t h o s e a s shown i n F i g . 7. T h e a c t i v a t i o n e n c r g y o f t h e d i f f u s i o n o f o x y g e n i n molybdenum i s 1 3 0 k J / m o l w h i c h i s e q u a l t o t h a t o f t h c o x y g e n p e a k o f t h e i n t c r n a l f r i c t i o n .5.
Summarx. T h e r e a r e n i t r g e n , o x y g e n a n d c a r b o n S n o k p e a k i n m o l y b - denum, a n d Lhc p e a k t e m p e r a t u r e s a r e L33-449. 4 8 9 - 5 2 2 a n d 603K a t t h e r e s o n a n c e v i b r a t i o n f r e q u e n c y o f a b o u t 1 . 5 H z . T h e s e p e a k s a r e s i n g l e Debye p e a k s . T h e a c t i v a t i o n e n e r g y o f t h e s e p e a k s a r e 1 2 2 , 1 3 0 a n d I 6 4 k J / m o l w h i c h h a v e g o o d a g r e e m e n t w i t h t h o s e o f t h e d i f f u s i o n o f n i t r o - g c n , o x y g e n a n d c a r b o n i n molybdenum o b t a i n e d by o t h e r m e t h o d s . 6 . R e f e r e n c e s .Ouenckd from 1973 K after 7 min. hold
~ 3 r d Is0 e ,m 'a M O F i ? . L T ? t e r n a l f r i c t i o n a s r e ~ e i v e d s ~ e c i m e n q u e n - c h e d f r o m 1973K. M e a s u r e m e n t s w e r e r e p e a t e d o n t h e s a m e s p e c i m e n . ' Nitrogm Rak \ O x w n Ralr
-
121 8 KJIml 0 Carbon PeakC5-8 10 JOURNAL DE PHYSIQUE 2 ) R a n d o l p h H. S c h n i t z e l , T r a n s . AIME a ( 1 9 6 4 ) . 6 0 9 3 ) Yu.V. P i g u z o v , W.D. W e r n e r a n d I . Y a . R z h e v s k a y a , F i z . M e t a l . M e t a l l o v .