Solute-Vacancy Clustering In Al-Mg-Si Alloys Studied By Muon Spin Relaxation Technique

• Autorzy: Nishimura K. , Matsuda K. , Komaki R. , Nunomra N. , Wenner S. , Holmestad R. , Matsuzaki T. , Watanabe I. , Pratt F. L.

Identyfikatory

DOI

10.1515/amm-2015-0231

Warianty tytułu

PL

Grupowanie wakancji substancji rozpuszczonej w stopach Al-Mg-Si analizowanych metodą relaksacji spinowej mionów

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Zero-field muon spin relaxation experiments were carried out with Al-1.6%Mg₂Si, Al-0.5%Mg, and Al-0.5%Si alloys. Observed relaxation spectra were compared with the calculated relaxation functions based on the Monte Carlo simulation to extract the dipolar width (Δ), trapping (ν_t), and detrapping rates (ν_d), with the initially trapped muon fraction (P₀). The fitting analysis has elucidated that the muon trapping rates depended on the heat treatment and solute concentrations. The dissolved Mg in Al dominated the ν_t at lower temperatures below 120 K, therefore the similar temperature variations of νt were observed with the samples mixed with Mg. The ν_t around 200 K remarkably reflected the heat treatment effect on the samples, and the largest ν_t value was found with the sample annealed at 100°C among Al-1.6%Mg₂Si alloys. The as-quenched Al-0.5%Si sample showed significant νt values between 80 and 280 K relating with Si-vacancy clusters, but such clusters disappeared with the natural aged Al-0.5%Si sample.

PL

Stopy Al-1,6%Mg₂Si, Al-0,5%Mg i Al-0,5%S poddano badaniu relaksacji spinowej mionów w zerowym polu magnetycznym. Obserwowane widma relaksacyjne porównano z funkcjami relaksacji obliczonymi przy wykorzystaniu symulacji Monte Carlo w celu otrzymania informacji o szerokości dipolarnej Δ (ang. dipolar width) oraz szybkości uwięzienia ν_t (ang. trapping) i uwolnienia ν_d (ang. detrapping) z pierwotnie związaną frakcją mionów (P₀). Z przeprowadzonej analizy wynika, że szybkość uwięzienia mionów zależy od zastosowanej uprzednio obróbki cieplnej oraz stężenia pierwiastków domieszki. W przypadku Mg rozpuszczonego w osnowie Al dominowała szybkość ν_t w temperaturach poniżej 120 K, dlatego też w próbkach domieszkowanych Mg obserwowano podobne odchylenia temperaturowe szybkości ν_t. Szybkość ν_t w temperaturze około 200 K doskonale ukazuje wpływ zastosowanej obróbki cieplnej na omawiane próbki, z których najwyższą wartość ν_t wykazały te wyżarzane w 100°C spośród stopów Al-1,6%Mg₂Si. Próbka Al-0,5%Si wykazała znaczące wartości ν_t pomiędzy temperaturami 80 a 280 K wskazujące na aglomeracje wakancji Si, które jednak zanikają po naturalnym starzeniu stopu Al-0.5%Si.

Słowa kluczowe

EN

Al-Mg-Si alloys; muon spin relaxation; vacancy

PL

stopy Al-Mg-Si; relaksacja spinowa mionów; wakancja

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 60, iss. 2A
• Strony: 925--929
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Nishimura K.

• Graduate School of Science and Engineering, University of Toyama, 3190, Gofuku, Toyama, 930-8555, Japan

autor

Matsuda K.

• Graduate School of Science and Engineering, University of Toyama, 3190, Gofuku, Toyama, 930-8555, Japan

autor

Komaki R.

• Graduate School of Science and Engineering, University of Toyama, 3190, Gofuku, Toyama, 930-8555, Japan

autor

Nunomra N.

• Information Technology Center, University of Toyama, 3190, Gofuku, Toyama, 930-8555, Japan

autor

Wenner S.

• Department of Physics, Ntnu, Høgskoleringen 5, Trondheim No-7491, Norway

autor

Holmestad R.

• Department of Physics, Ntnu, Høgskoleringen 5, Trondheim No-7491, Norway

autor

Matsuzaki T.

• Advanced Meson Science Laboratory, Riken Nishina Center for Accelerator Based Science, Riken, Wako, Saitama 351-0198, Japan

autor

Watanabe I.

• Advanced Meson Science Laboratory, Riken Nishina Center for Accelerator Based Science, Riken, Wako, Saitama 351-0198, Japan

autor

Pratt F. L.

• ISIS Facility, Rutherford Appleton Laboratory, Chilton, OX11 0QX, UK

Bibliografia

• [1] I.K. MacKenzie, T.L. Khoo, A.B. McDonald, B.T.A. McKee, Phys. Rev. Lett. 19, 946-948 (1967).
• [2] J. Banhart, M.D.H. Lay, C.S.T. Chang, A.J. Hill, Phys. Rev. B83, 014101 (2011).
• [3] T.M. Ha11, A.N. Go1and, K.C. Jain, R.W. Siegel, Phys. Rev. B12, 1613-1619 (1975).
• [4] A. Seeger, Phys. Lett. 53A, 324-326 (1975).
• [5] K. Dorenburg, M. Gladisch, D. Herlach, W. Mansel, H. Metz, H. Orth, G. zu Putlitz, A. Seeger, W. Wahl, M. Wigand, Z. Physik B31, 165-169 (1978).
• [6] J.A. Brown, R.H. Heffner, M. Leon, M.E. Schillaci, D.W. Cooke, W.B. Gauster, Phys. Rev. Lett. 43, 1513-1516 (1979).
• [7] R. Nakai, M. Doyama, R. Yamamoto, Y.J. Uemura, T. Yamazaki, J.H. Brewer, Hyper. Inter. 8, 717-720 (1981).
• [8] E. Sato, T. Hatano, Y. Suzuki, M. Imafuku, M. Sunaga, M. Doyama, Y. Morozumi, T. Suzuki, K. Nagamine, Hyper. Inter. 17-19, 203-210 (1984).
• [9] T. Hatano, Y. Suzuki, M. Doyama, Y.J. Uemura, T. Yamazaki, J.H. Brewer, Hyper. Inter. 17-19, 211-218 (1984).
• [10] K.W. Kehr, D. Richter, J.-M. Welter, O. Hartmann, E. Karlsson, L.O. Norlin, T.O. Niinikoski, A. Yaouanc, Phys. Rev B26, 567-590 (1982).
• [11] O. Hartmann, E. Karlsson, E. Wäckelgård, R. Wäppling, D. Richter, R. Hempelmann, T. O. Niinikoski, Phys. Rev. B37, 4425-4440 (1988).
• [12] S. Wenner, R. Holmestad, K. Matsuda, K. Nishimura, T. Matsuzaki, D. Tomono, F.L. Pratt, C.D. Marioara, Phys. Rev. B86, 104201 (2012).
• [13] S. Wenner, K. Nishimura, K. Matsuda, T. Matsuzaki, D. Tomono, F.L. Pratt, C.D. Marioara, R. Holmestad, Acta Mater. 61, 6082-6092 (2013).
• [14] S. Wenner, K. Nishimura, K. Matsuda, T. Matsuzaki, D. Tomono, F.L. Pratt, C.D. Marioara, R. Holmestad, Metall. Mater. Trans. A, in press.
• [15] K. Nishimura, K. Matsuda, R. Komaki, N. Nunomura, S. Wenner, R. Holmestad, T. Matsuzaki, I. Watanabe, F.L. Pratt, C.D. Marioara, J. Phys. Conference Series, in press.
• [16] T. Matsuzaki, K. Ishida, K. Nagamine, I. Watanabe, G.H. Eaton, W.G. Williams: Nucl. Instr. Methods A465, 365-383 (2001).
• [17] R.S. Hayano, Y.J. Uemura, J. Imazato, N. Nishida, T. Yamazaki, R. Kubo, Phys. Rev. B20, 850-859 (1979).
• [18] K. Matsuda, H. Gamada, K. Fujii, Y. Uetani, T. Sato, A. Kamio, S. Ikeno, Metall. Mater. Trans. A29, 1161-1167 (1998).
• [19] C. Wolverton, Acta Materi. 55, 5867-5872 (2007).

Uwagi

EN

One of the authors (K. Nishimura) acknowledges JSPS KAK-ENHI No.25289260.

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.