On the interaction energy of substitutional atom pairs with the magnetization in Fe-Al alloys

Summary

The possibility of determining the sign of the interaction energyw of Al-solute atom pairs with the magnetization in Fe-Al solid solutions is investigated by comparing the anisotropy energies due to directional order induced by annealing under tensile stress (K _uσ) and under a parallel magnetic field (K _uj) respectively. The experiments are performed on an Fe-Al 22% (atomic) alloy, and the measurements of induced anisotropy energies are made by means of a torque balance on disks cut out from strips, after annealing at 380 ° C under a 13 kg/mm² uniaxial stress. The influence of spurious effects due to relaxation of creep introduced by disk preparation or by annealing under stress is examined in detail. Complete elimination of the spurious effects is achieved by cutting disks by electrochemical etching and by using largegrain-size (>0.5mm) specimens. The results are compared to other authors’ data. The experiments show thatK _uo andK _ui have the same sign : this permits us to conclude thatw has a negative sign, that is that Al pair preferential orientation is parallel to the local magnetization. The assumptions under which this conclusion is valid are discussed by comparing the experimental value of the ratioK _uσK_uj with the one expected from internal-friction data.

Riassunto

Si esamina la possibilità di determinare il segno dell’energia di interazionew delle coppie di atomi di Al con la magnetizzazione nelle leghe Fe-Al confrontando le energie di anisotropia indotte per ricottura sotto tensione meccanica (K ^us) e sotto campo magnetico (K _uj). Gli esperimenti sono effettuati su di una lega Fe-Al 22% (atomico), e la misura delle energie di anisotropia indotta e fatta mediante una bilancia magnetica di torsione su provini a forma di disco ricavati da striscie dopo ricottura a 380 ° C sotto una tensione uniassiale di 13 kg/mm². L’influenza di effetti spuri dovuti al rilassamento di effetti anelastici introdotti dalla preparazione dei dischetti o dalla ricottura sotto tensione meccanica viene esaminata con particolare cura. L’eliminazione completa degli effetti spuri è ottenuta ricavando i dischetti per erosione elettrolitica e usando provini con grande dimensione del grano (> 0.5 mm). I risultati sono confrontati con quelli di altri autori. Gli esperimenti dimostrano eheK _us eK _uj hanno lo stesso segno: ciò permette di concludere chew ha segno negativo, cioè che le coppie di atomi di Al tendono ad orientarsi preferenzialmente parallelamente alla magnetizzazione locale. Le ipotesi in cui tali conclisioni sono valide sono discusse confrontando il valore sperimentale del rapporteK _us/K_us con quello calcolabile da dati di attrito interne.

Резюме

Исследуется возможн ость определения зна ка энергии взаимодейст вия w для растворенных пар атомов Аl при намагнич ивании в твердых растворах Fe-Al, посредством сравне ния энергий анизотро пии, обусловленной упоря доченностью, обладающей направле нностью, которая инду цирована соответственно в результате отжига пр и растягивающем напр яжении (K_uσ) и при параллельном маг нитном поле (K_uj). Проводятся экс перименты на (атомном) сплаве Fe-Al 22% и измеряются индуциро ванные энергии анизо тропии, посредством равнове сия вращающих моментов на дисках, вы резанных из узких пла стинок, после отжига при 380 °С под действием одно осного напряжения 13 кг /мм². Подробно исследуетс я влияние ложных эффек тов, обусловленных ре лаксацией ползучести, введенно й за счет приготовления д исков или за счет отжи га при напряжении. Полное ис ключение ложных эффектов дост игается посредством вырезания дисков с помощью элек трохимического травления и использу я образцы с большими р азмерами зерен (> 0.5 мм). Результаты сравнива ются с данными других авторов. Эксперименты показы вают, что K_uσ и K_uj имеют одинак овый знак: это позволя ет заключить, что w имеет о трицательный знак, и что преимущест венная ориентация па р Аl является параллельн ой локальной намагниче нности. Обсуждаются предположения, при ко торых этот вывод справедлив, путем сра внения эксперимента льной величины отношения K_uσ /-K_uj с результатом, ожидаем ым из данных по внутре ннему трению.