HAL Id: jpa-00208355
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Effet Mössbauer en ligne et effet de recul dans les alliages de substitution Fe1-xAlx(b.c.c.) et Fe-Ni (c.f.c.)
C. Jeandey, P. Peretto
To cite this version:
C. Jeandey, P. Peretto. Effet Mössbauer en ligne et effet de recul dans les alliages de sub- stitution Fe1-xAlx(b.c.c.) et Fe-Ni (c.f.c.). Journal de Physique, 1975, 36 (11), pp.1103-1114.
�10.1051/jphys:0197500360110110300�. �jpa-00208355�
EFFET MÖSSBAUER EN LIGNE ET EFFET DE RECUL
DANS LES ALLIAGES DE SUBSTITUTION Fe1-xAlx(b.c.c.) et Fe-Ni (c.f.c.)
C. JEANDEY
Institut Laue Langevin, B. P. n° 156, 38042 Grenoble Cedex, France
et P. PERETTO
CEN/Grenoble. Laboratoire de Chimie Physique Nucléaire. Groupe d’Interactions Hyperfines,
B.P. n° 85, Centre de Tri, 38041 Grenoble Cedex, France (Reçu le 3 février 1975, révisé le 12 mai 1975, accepté le 4 juin 1975)
Résumé.
2014Les expériences d’effet Môssbauer
enligne
surles alliages de substitution Fe-A1 et Fe-Ni montrent que la fin de l’événement de recul est marquée par l’effrondrement de la
zoneriche
en
lacune qui entoure l’atome primaire et son remplissage sélectif par des atomes de fer.
Abstract.
2014On-line Môssbauer experiments show that, in substitutional alloys such
asFe-Al
and Fe-Ni, the vacancy rich
zonesurrounding the primary knock-on collapses at the end of the recoil
event. It is preferentially filled by iron atoms.
Classification Physics Abstracts
7.184
-8.620
1. Introduction. -Dans les expériences d’effet
Môssbauer en ligne les niveaux résonnants au lieu d’être alimentés par des isotopes actifs de longue période comme dans les expériences d’effet Môssbauer
classique, sont alimentés par des isotopes très instables
qui sont créés au sein même de l’appareillage. Par exemple, on peut alimenter le niveau 3/2+ à 14,4 keV de 57Pe, soit par capture électronique de 57CO dont
la durée de vie est de 270 jours, soit par capture neu-
tronique sur 56Fe (Q
=2,4 barns). La réaction
crée un noyau composé qui, en quelque 10-12 s,
émet un photon de plusieurs MeV et peuple le niveau
résonnant de 57Fe. Puisque la durée de vie du noyau
composé est brève, il est nécessaire de placer en per-
manence la source sur la trajectoire des neutrons.
C’est,ce genre d’expérience que nous avons réalisé à l’I.L.L. (Institut Laue-Langevin de Grenoble) [1].
91 % des captures neutroniques intéressent l’isotope s6Fe dans le fer naturel et il n’est pas nécessaire d’enrichir les échantillons. Groshev et al. [2] d’une part et Honzatko et al. [3] d’autre part, ont étudié le spectre y de désexcitation du noyau composé créé
par la réaction 56Fe(n, y)"Fe : parmi les transitions
qui peuplent le niveau Môssbauer, 48 % ont une énergie de 7 629 keV. Par effet de recul le noyau 57Fe émetteur acquiert alors une énergie cinétique de
549 eV. 24 % des transitions y ont des énergies proches
de 6 000 keV qui transfèrent aux noyaux des énergies
de recul de 340 eV environ. Enfin des cascades plus complexes communiquent aux noyaux émetteurs des énergies de recul uniformément réparties entre 60
et 549 eV (d’après Czjzek et Berger [4]). Ce sont là
des énergies suffisantes pour provoquer des dom- mages cristallins et c’est l’inconvénient inévitable des expériences d’effet Môssbauer en ligne : il est nécessaire, lorsque l’on fait des expériences en ligne,
de se préoccuper en premier lieu de l’état de l’environ- nement de l’atome actif au moment où il émet le
photon résonnant de 14,4 keV. Cependant les mouve-
ments atomiques provoqués par le recul se figent en quelque 10 12 s alors que le temps de vie du niveau résonnant est 98 x 10-9 s. On est donc assuré que l’atome actif occupe sa position finale lorsqu’il émet
le photon résonnant.
Dans les premières expériences, faites par Berger
sur le fer métallique [5], les spectres classiques et les spectres en ligne sont identiques. L’auteur conclut
que l’atome de recul occupe un site normal du réseau dans un environnement non perturbé. Mais cette
conclusion ne saurait être généralisée à tous les métaux purs puisqu’un effet de recul, mis en évidence par une modification du gradient de champ électrique, a été
observé par Jeandey dans le hafnium métallique [6].
On peut comprendre ces résultats si l’on imagine
que l’effet principal du recul est un remplacement
d’atomes les uns par les autres. S’il en est ainsi les effets de recul devraient être bien visibles dans les
alliages ordonnés. En effet, c’est dans les alliages
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphys:0197500360110110300
fer-aluminium riches en fer que pour la première fois
les effets de recul ont été effectivement observés.
Nous avons repris et dans une certaine mesure complété les expériences de Berger et Czjzek [4]. Nos
résultats confirment dans l’ensemble ceux que ces auteurs avaient obtenus, mais nous insistons plus particulièrement sur les réarrangements atomiques
locaux. Nous avons par ailleurs étudié l’alliage
désordonné équiatomique Fe-Ni. La comparaison
des résultats dans ces deux séries d’alliage permet
une compréhension nouvelle des effets de recul.
2. Aspects techniques des expériences en ligne sur
le fer.
-Nous avons placé les sources Môssbauer
dans un des conduits de neutrons thermiques du
réacteur à Haut Flux de Grenoble. Rappelons que les conduits de neutrons fonctionnent d’une manière
analogue aux conduits de lumière en optique mais
avec des angles critiques de réflexion totale Yc beau-
coup plus petits, de l’ordre de 0,10 pour un neutron de 1 A de longueur d’onde. Le matériau réflecteur
déposé sur des plaques de verre polies est du nickel.
Le conduit de neutrons est branché sur le réflecteur à eau lourde du réacteur à haut flux. Il a une longueur
de 100 m et un rayon de courbure de 27 000 m : les neutrons rapides et les rayons y en provenance du coeur
sont absorbés et diffusés dans les parois de verre du
conduit.
L’expérience d’effet Môssbauer en ligne a été
insérée dans une interruption de 230 mm du conduit (Fig. 1). Le flux thermique à la puissance nominale
de 57 MW est olh L-- 8 x 108 n/cm2 . s. Les flux
de neutrons rapides sont extrêmement faibles, de
l’ordre de 1 000 n/cm2 . s. La moitié supérieure du
faisceau de neutrons doit traverser sans obstacle
l’appareil pour alimenter les expériences placées en
aval tandis que le faisceau inférieur est réservé aux
expériences en ligne. Il a une section carrée de 30 x 30 mm. Les obturateurs locaux, le beamcatcher et la séparatrice de faisceau sont des plaquettes de 2,5 mm d’épaisseur en fluorure de lithium enrichi
en 6 Li.
Pour les expériences sur le fer, les compteurs à gaz ont une résolution satisfaisante et une efficacité relative aux photons y de haute énergie réduite. Nous
avons utilisé un compteur proportionnel spécial
construit par W. Berger [5]. Dans ce compteur les
signaux parasites associés aux photoélectrons éjectés
des parois du compteur par les photons de haute énergie sont éliminés par un système d’anticoïnci- dence. Le bruit de fond est tel dans les expériences
en ligne, même dans les conditions favorables que
FIG. 1.
-Montage de l’expérience Môssbauer
enligne
surle canal H22 du réacteur à haut flux de neutrons de l’Institut Laue-Langevin.
nous avons trouvées, que l’utilisation d’un compteur à anticoïncidence .est indispensable pour la détection des photons de basse énergie (Fig. 2). Hormis ces particularités et les soins particuliers qu’il faut appor- ter pour éviter une trop grande activation des maté- riaux en ligne ou même hors ligne par les neutrons
diffusés, le spectromètre Môssbauer est conven- tionnel. L’absorbeur que nous avons utilisé est
Na4Fe(CN)6 .10 H20.
FIG. 2.
-Spectres d’amplitude y
enligne. La ligne de base de la
figure relative à Fe3Al est le spectre du bruit de fond
sanscible.
Nous avons également enregistré simultanément
avec l’expérience en ligne un spectre d’absorption classique sur le fer grâce à une source 57CO diffusée dans du palladium et placée à l’autre extrémité de la
tige vibrante. Cela permet une comparaison directe
entre les spectres classiques et les spectres en ligne.
Nous avons par ailleurs observé le spectre d’absorp-
tion des photons émis par la source standard 57 Co(Pd)
par l’absorbeur utilisé dans les expériences en ligne.
La raie (unique) d’absorption est très étroite. Déduc- tion faite de la largeur naturelle (0,19 mm/s), l’élar- gissement de la raie est de l’ordre de 2 kG. C’est donc là une limite supérieure de la largeur de raie, soit de la
source, soit de l’absorbeur.
3. Effets de recul dans les alliages Fe1-xAlx.-
3.1 LES ALLIAGES Fe1-xAlx ET LES EXPÉRIENCES D’ABSORPTION RÉSONNANTE CLASSIQUE.
-Comme
nous l’avons déjà dit dans l’introduction, les premières expériences en ligne sur les alliages c.f.c. Fel-xAlx
ont été faites par Berger et Czjzek [4]. Pour apprécier
les différences entre l’environnement local du noyau sonde après recul et l’environnement non perturbé,
il est nécessaire de connaître ce dernier par des études
d’absorption classique. C’est ce que ces auteurs, reprenant les idées que M. B. Stearns avait appliquées
dans les alliages dilués en aluminium, ont entrepris
mais pour des alliages de concentrations plus élevées (0,25 x 0,52). Utilisant ces résultats pour analy-
ser les expériences en ligne, Czjzek et Berger déduisent
une concentration moyenne en atome d’aluminium autour du noyau sonde après recul. Les auteurs interprètent enfin ces observations dans le cadre d’un modèle proche des modèles macroscopiques de
Kinchin et Pease [8].
Nous avons repris tant les expériences classiques
que les expériences en ligne. Nous confirmons le résultat principal des expériences de Czjzek et Berger
à savoir que l’environnement de l’atome sonde s’est enrichi appréciablement en atomes de fer. Mais nos
analyses diffèrent de celles de Czjzek et Berger en premier lieu par l’étalonnage des déplacements iso- mériques et des variations des champs hyperfins
mesurés dans les expériences d’absorption classique
dans les alliages concentrés. Par exemple nous pen-
sons que les déplacements isomériques par atome d’aluminium premier voisin sont une fonction de la concentration et non une constante comme l’avaient
supposé les auteurs cités. Cela a évidemment une
influence sur les résultats quantitatifs.
De plus, notre interprétation des expériences en ligne est différente. Nous pensons que l’environ- nement immédiat du site de recul n’est pas homogène
à cause des chocs de remplacement que subit l’atome
primaire dans l’ultime partie de son parcours et qu’il
est nécessaire de distinguer les concentrations en
atomes d’un type déterminé suivant les ordres de
voisinage du site actif. Ces résultats peuvent alors être comparés avec profit avec les résultats de calcul des méthodes de simulation alors que les modèles de Kinchin et Pease sont trop approchés pour cela.
Les alliages Fe-Al s’ordonnent dans le système cubique à corps centré b.c.c. Deux surstructures ordonnées ont été mises en évidence dans ces alliages [9, 10]. La première structure (Fig. 3a) ordonnée est Fe3Al (x= 0,25). Elle est du type D03. On y distingue
2 sites de fer A et Bu et un site d’aluminium BI. La
deuxième structure (Fig. 3b) est FeAl (x= 0,5). Elle
est du type B2(CsCI), et est obtenue à partir de Fe3Al
en remplaçant les fers des sites Bq par des atomes d’aluminium. D’après les études métallurgiques et cristallographiques, à la température ambiante pour
x 0,21, le système est un système parfaitement
désordonné. Pour 0,21 x 0,24, le système est biphasé. Une des phases est une solution solide
(désordre parfait), l’autre phase est Fe3Al. Pour 0,24 x 0,54, les alliages passeraient progres- sivement de Fe3Al à FeAl par remplissage progressif
des sites Bu par des atomes d’aluminium. C’est ce que
FIG. 3.
-Surstructures ordonnées dans les alliages Fe1-xAlx
b.c.c. : a) x
=0,25 Fe3Al ; b) x
=0,50 FeAl.
l’on appelle une structure pseudo-ordonnée. Pour 0,60 > x > 0,54, le système redevient biphasé.
Pour déterminer l’entourage d’un noyau sonde on
utilise l’hypothèse d’additivité des déplacements iso- mériques et des variations de champ hyperfin. Lorsque
l’on considère les déplacements isomériques, cette hypothèse s’exprime de la façon suivante :
où IS est le déplacement isomérique total, In est le déplacement isomérique provoqué par mn atomes
d’impureté placés sur la n-ième couche de coordination
(n-ième ordre de voisinage) et où I° est le déplacement isomérique provoqué par un atome d’impureté placé
sur cette couche. Les valeurs proposées par M. B.
Stearns pour les impuretés d’aluminium dans le fer sont les suivantes [7] :
Czjzek et Berger [4] ont étendu l’hypothèse d’ad-
ditivité aux alliages concentrés, Fe1-x-Alx pour
0,25 x 0,52. Ils ont calculé les contributions Ip
et 0 en ajustant les valeurs expérimentales à la
variation théorique du déplacement isomérique en
fonction de la concentration. Le calcul suppose
l’hypothèse d’additivité et l’hypothèse du passage
progressif de la phase ordonnée D03 à la phase
ordonnée B2 par remplissage sélectif du sous-réseau cristallin Bu par des atomes d’aluminium.
FiG. 4.
-Spectre d’absorption (spectre classique) d’un alliage fer-
aluminium désordonné (T
=300 K) : a)
x =0,18; b) x
=0,25.
Ils proposent les valeurs suivantes :
Cependant, les valeurs trouvées expérimentalement
pour la phase D03 elle-même (x
=0,25) sont dif-
férentes. Dans cette phase deux sites coexistent et les deux spectres Môssbauer correspondants sont bien résolus, l’un des sites a 4 premiers voisins d’aluminium et l’autre 6 deuxièmes voisins d’aluminium. L’hypo-
thèse d’additivité donne alors les valeurs suivantes :
Berger et Czjzek ont attribué les désaccords entre les deux séries de valeurs à une structure électronique particulière, propre à la phase Ii03.
Nous avons fait des expériences d’absorptions classiques (Fig. 5c, 6a et 7a) sur des alliages dont les concentrations, déterminées par analyse chimique,
sont les suivantes :
Les échantillons que nous avons utilisés ont tous
subi des traitements thermiques de recuit de plusieurs
FIG. 5.
-a) Spectre d’émission (spectre
enligne) des alliages Fe1-xAlx. L’absorbeur est Na4Fe(CN)6, 10 H20. T = 300 K,
x =
0,25 ; b) Spectre d’émission (spectre
enligne) des alliages Fe1-xAlx. L’absorbeur est Na4Fe(CN)6, 10 H20. T = 80 K,
x =
0,25 ; c) Spectre d’absorption : T
=300 K,
x =0,25.
heures à des températures intermédiaires (400 °C).
On suppose que les alliages sont dans leur état d’équi-
libre thermodynamique et qu’ils sont par conséquent
ordonnés (ou pseudo-ordonnés).
Dans une expérience sur la phase D03, nous avons
obtenu les valeurs suivantes (Fig. 5c) :
en bon accord avec les résultats de Berger et Czjzek.
Nous avons également fait une expérience sur Fe3Al
désordonné dans laquelle il y a en moyenne 2 premiers
-i.H00
^
,000 i 000
FE"AL40
mm/s
FIG. 6.
-a) Spectre d’absorption de l’alliage x
=0,40, T
=300 K.
La
sourceest 57 Co-Pd ; b) Spectre d’émission de l’alliage x
=0,40,
T
=300 K (noter le changement d’échelle). L’absorbeur est
FIG. 7.
-a) Spectre d’absorption de l’alliage
x =0,54, T
=300 K.
La
sourceest 17 Co-Pd; b) Spectre d’émission de l’alliage
x =0,54,
T
=300 K. L’absorbeur est Na4Fe(CN)6, 10 H20.
voisins et 1,5 deuxième voisin d’aluminium (Fig. 4).
Les valeurs du déplacement isomérique que l’hypo-
thèse d’additivité permet de déduire (0, 110 mmjs) sont
en bon accord avec le déplacement observé (0,118 mm/s). De plus, les mesures du déplacement isomérique de l’alliage désordonné x
=0,18 confir-
ment qu’il n’y a pas de changement dramatique des
valeurs de I° et Io pour la concentration x
=0,25.
En effet, nous trouvons dans l’alliage x
=0,18 les valeurs suivantes :
Nous préférons donc imaginer que, si l’on conserve
l’hypothèse d’additivité, il est nécessaire de faire varier Io et I2 avec la concentration nominale de
l’alliage mais non avec le nombre des voisins. C’est
une hypothèse intermédiaire entre l’hypothèse d’addi-
tivité stricte qui suppose l’indépendance des diverses contributions I ° avec la concentration x et le nombre des voisins mn et le rejet de toute hypothèse d’addi-
tivité. Les variations du déplacement isomérique
sont présentées dans le tableau I.
TABLEAU 1
(c.f.c. : il y a alors 12 premiers voisins).
Ce sont ces valeurs que nous utiliserons pour déterminer la nature chimique de l’environnement du site actif dans sa position finale.
Lorsque le spectre présente une structure magnéti-
que, on peut aussi utiliser une hypothèse d’additivité des variations de champs hyperfins :
où H est le champ hyperfin observé à 0 K, Ho le champ
dans le matériau pur et Hfl la variation du champ hyperfin dû à un atome étranger placé en position
de n-ième voisin par rapport au site résonnant.
Appliquée aux alliages dilués Fe-Al l’hypothèse
d’additivité révèle un comportement oscillant de la variation de champ hyperfin en fonction de la distance relative de l’impureté et du site sonde [7].
L’hypothèse d’additivité des champs hyperfins appli- quée aux alliages concentrés en particulier aux alliages
ordonnés et désordonnés x : 0,25 (T
=300 K) donne
les valeurs suivantes :
La largeur des raies de l’alliage x
=0,218, déduction faite de la largeur naturelle et de la largeur de raie
de la source (2 kG), est de l’ordre de 5 kG. La largeur
de raie de l’alliage x
=0,178 est de 27 kG alors que la largeur de raie de l’alliage x
=0,248 désordonné
est 38 kG.
Ces valeurs sont en bon accord avec celles de Czjzek
et Berger. Nous ne retrouvons pas le comportement oscillant des champs hyperfins tel que l’avait observé M. B. Stearns. On peut imaginer que ces alliages qui
sont proches de la concentration critique d’apparition
du magnétisme sont renforcés d’échange. On sait
que de tels matériaux sont caractérisés par l’apparition
de moments géants et la disparition des oscillations du type R.K.K.Y. [11].
3.2 LES ALLIAGES Fe, - xAIx ET LES EXPÉRIENCES D’ABSORPTION RÉSONNANTE EN LIGNE.
-Les expé-
riences en ligne ont été faites principalement à la température ambiante et ont donné les résultats
suivants (Tableau II, Fig. 5, 6 et 7).
TABLEAU II (T
=300 K)
Les paramètres hyperfins et leurs erreurs sont
calculés par une méthode de moindres carrés. AH est la largeur de raie exprimée en kG déduction faite de la largeur naturelle (0,19 mm/s). Il est nécessaire
de corriger les valeurs expérimentales des déplace-
ments isomériques des échantillons x
=0,406 et
x
=0,54 d’un effet d’auto-absorption des photons
résonnants dans la source. Le calcul a été fait par
Czjzek et Berger [4]. Ces effets sont négligeables lorsque
les spectres présentent une structure magnétique.
Les valeurs du déplacement isomérique corrigé sont portées dans le tableau II.
’
Nous avons également fait une expérience à 80 K
mais rendue peu précise par des problèmes techniques
de vibrations dans le cryostat (Tableau III).
TABLEAU III (T
=80 K)
La première observation montre que les spectres
en ligne sur l’échantillon ordonné x
=0,252 sont
moins bien résolus que les spectres classiques corres- pondants. Il n’est pas possible par exemple de distin-
guer plusieurs sites dans l’alliage Fe3Al. On relève également une forte ressemblance entre les spectres
en ligne et les spectres Fe3Al désordonnés tels qu’ils
sont observés dans une expérience d’absorption
résonnante classique quoique la largeur de raie du
spectre en ligne (30 kG) soit un peu plus faible que celle du spectre désordonné (38 kG) (Fig. 4). Par
contre dans l’échantillon x
=0,406 la largeur de raie
n’est pas modifiée (26 kG). Enfin dans l’échantillon
x
=0,54 la raie du spectre en ligne (20 kG) est à
nouveau plus large que la raie du spectre classique (12 kG). On a là une indication que l’effet principal
du recul est une mise en désordre de l’échantillon : c’est dans les échantillons les mieux ordonnés cristal-
lographiquement (x
=0,25, x
=0,5) que les effets de recul sont les plus sensibles. En première approxi-
mation nous supposons donc que les désordres de défauts ponctuels créés par le recul sont négligeables,
c’est-à-dire qu’on considère que le site actif n’a pas de lacunes en position de premier voisin et que les modifications de spectres en ligne résultent essentiel- lement des désordres de remplacement. Cette hypo-
thèse est confortée par les arguments suivants :
-
Dans le fer pur les expériences en ligne montrent
que le noyau actif occupe dans sa position finale
un site non perturbé par des défauts ponctuels. On peut imaginer qu’il en est de même dans les alliages
surtout ceux qui sont riches en fer.
-
La présence de lacunes en position de premier
voisin affaiblit l’échange entre le moment magnétique porté par le site actif et les moments magnétiques de la
matrice. Le champ hyperfin devrait être plus faible
dans les expériences en ligne alors qu’il a été trouvé
plus fort.
Les désordres de remplacement créent un désordre
local. Aux faibles énergies de recul on observe, par simulation à l’ordinateur, des boucles de rempla-
cement dans lesquelles aucun défaut n’est créé à l’exception du désordre atomique. La figure 8 montre l’exemple d’une boucle de remplacement trouvée par
Vineyard et al. dans le cuivre [12] et dans laquelle
on a distingué artificiellement deux types d’atomes a
et b. A l’instant origine qui est celui de l’émission du
photon de capture on suppose que l’atome a* acquiert
une énergie cinétique de 25 eV. Lorsque l’atome a*
occupe sa position finale, la nature chimique de son entourage est modifiée (Tableau IV). Le voisinage
immédiat s’enrichit en atome a, mais les deuxièmes voisins s’appauvrissent en atomes a.
TABLEAU IV
FIG. 8.
-Exemple d’une boucle de remplacement dans
unalliage a-b (Fig. 3-2) :
o atome b
· atome
a-0 atome a* actif (atome primaire).
Lorsque l’énergie de recul augmente, les événements deviennent plus complexes. En particulier le site final
du noyau actif est éloigné de son site initial de plusieurs
distances atomiques et ce fait seul suffit à créer le désordre observé. En effet, les spectres sont des super-
positions de multitudes d’événements différents. Si l’on place au hasard le noyau actif sur un site quelcon-
que d’un réseau fut-il ordonné, sans rien changer
par ailleurs à ce réseau, le site moyen observé s’iden- tifie au site moyen dans un cristal parfaitement désor-
donné et cela pour tous les ordres de voisinage. Si
c’était là la seule conséquence de recul, les déplace-
ments isomériques observés sur les spectres en ligne
devraient être les déplacements isomériques des
échantillons parfaitement désordonnés mesurés par
spectroscopie classique. Or, il n’en est rien et, par
conséquent, il y a dans l’entourage du site actif une
déviation au désordre parfait. C’est cette déviation
que nous cherchons à estimer.
Comme loin du site actif, le cristal est peu perturbé,
la concentration locale des divers atomes est conser-
vée, le seul processus qui puisse violer cette propriété
de conservation étant la création de défauts ponctuels.
On imagine donc que l’écart au désordre parfait
affecte essentiellement les premiers et deuxièmes voi- sins du site actif et que déjà la concentration en atomes d’aluminium en position de troisième voisin est la concentration moyenne de l’alliage. Dans ce modèle
c’est la concentration totale des premiers et deuxièmes
voisins qui est conservée et égale à la concentration moyenne. Par exemple pour l’échantillon Fe3Al, le
nombre moyen d’occupations des troisièmes voisins
est 3 et le nombre total des atomes d’aluminium des
atomes premiers et deuxièmes voisins est conservé
et égal à 3,5. Pour calculer y, le nombre des premiers voisins du site actif, on écrit :
d’où y
=0,5.
Il y a donc environ 0,5 atome d’aluminium en posi-
tion de premiers voisins.
En utilisant ces mêmes hypothèses pour les échan- tillons que nous avons étudiés, nous obtenons les résultats rassemblés dans le tableau V.
Pour trouver le nombre de premiers voisins y
dans l’alliage x
=0,40, on utilise la relation :
Soit y
=1,9 et dans l’alliage x
=0,54 :
Soit y
=3,5.
La remarque générale est donc que les premiers
voisins du site actif s’enrichissent en atomes de fer
au détriment des couches suivantes.
4. Effet de recul dans l’alliage Fe0.5 Ni0.5 désor-
donné.
-4.1 DISCUSSION DES EXPÉRIENCES D’ABSORP-
TION CI,ASSIQuES.
-A la température ambiante les
alliages fer-nickel Fe1-xNix sont c.f.c. pour x > 0,3.
On observe dans ces alliages deux types de surstruc-
tures ordonnées pour x
=0,75 (alliage FeNi3) et
x
=0,5 (alliage Fe-Ni). La structure ordonnée de FeNi3 isomorphe de la structure Cu3Au (Fig. 9a)
a été soigneusement étudiée par effet Môssbauer par A. Heilmann et al. [12]. Les résultats sont présentés
dans le tableau VI dans lequel nous avons aussi indiqué
les valeurs des paramètres hyperfins d’un échantillon dilué Ni-Fe. Il faut en effet bien voir que les alliages Fe-Al qui nous intéressaient étaient b.c.c. et que donc
nous les construisions à partir du fer pur. Les alliages
Fe-Ni qui nous intéressent sont c.f.c. et il est préfé-
rable de les construire à partir du nickel (c.f.c.). En particulier ce sont les atomes de fer qui doivent être considérés comme impuretés et les variations de
FIG. 9.
-Structure cristallographique de l’alliage Fe1_xNix.
champs hyperfins doivent être comptés à partir du champ Ho du fer dans le nickel pur.
L’ordre FeNi qui est du type AuCu a été mis en évidence par Paulevé et Dautreppe [13] (Fig. 9b).
Il ne peut être créé qu’artificiellement en introduisant
TABLEAU V
TABLEAU VI
des lacunes par irradiation avec des particules éner- gétiques (neutrons ou électrons). L’étude par mesure
d’anisotropie magnétique et par effet Môssbauer de cette structure [14, 15] a montré l’existence de deux sortes de cristallites : ceux dont l’aimantation est
parallèle à l’axe quadratique et ceux dont l’ai- mantation est perpendiculaire à l’axe quadratique (Tableau VI). La différence de champs hyperfins entre
les deux types de cristallite est attribuée à l’existence d’une interaction dipolaire magnétique que l’on peut
écrire :
où 0 est l’angle entre l’aimantation locale et l’axe
quadratique.
En utilisant les valeurs observées dans l’échantillon ordonné (Tableau VI) il vient :
Pour étudier la nature chimique de l’environnement du site de recul nous nous servons de l’hypothèse
d’additivité sur les variations du champ hyperfin.
Il n’est malheureusement pas possible d’utiliser les variations du déplacement isomère car dans ces alliages le déplacement isomère est si peu sensible à la nature chimique de l’environnement que ses
variations sont de l’ordre de grandeur de l’incertitude
expérimentale. L’additivité des variations des champs hyperfins s’écrit de la façon suivante :
où HI et HI désignent les contributions au champ hyperfin d’un atome de fer en position de premier et
deuxième voisins. Ho est le champ, extrapolé à zéro
voisin de fer, du 57Fe dans une matrice de nickel.
A l’appui de l’hypothèse d’additivité des variations de champ hyperfin on peut présenter les mesures de
diffusion des neutrons faites par Shull et Wilkinson [16]
puis par Collins [17] qui montrent que la différence des moments magnétiques portés par le fer et par le
nickel 1 PIF, - ,uN; 1 est pratiquement constante et égale à environ 2 YB sur toute la plage de concentration
en fer.
L’ensemble des expériences met à notre disposition
un ensemble de 5 équations dans lesquelles il y a
3 inconnues Ho, Ho et H2. Le tableau VII donne les
valeurs de ml et de m2 dans les diverses situations considérées.
TABLEAU VII
Les équations sont les suivantes :
On utilise les équations b), c) et d).
On tire :
On déduit : Hcub
= -307,5 (à comparer avec
-