Study of Mg₂Ni_1-xFe_x Alloys by Mössbauer Resonance

Mössbauer 공명에 의한 Mg₂Ni_1-xFe_x 합금의 연구

After preparing $Mg_2Ni_{1-x}{^{57}}Fe_x$(x=0.015, 0.03, 0.06, 0.12 and 0.24) alloys, they were studied by $M{\ddot{o}}ssbauer$ resonance. The $M{\ddot{o}}ssbauer$ spectra of x=0.015 and 0.03 alloys exhibit two doublets (doublet 1, 2). That of x=0.06 alloys shows two doublets (doublet 1,2) and one six-line, and those of x=0.12 and 0.24 alloys have only one six-line. The doublet 1 for x=0.015, 0.03 and 0.06 alloys is considered to result from a fraction of Fe in excess showing a superparamagnetic behavior. The doublet 2 is considered to result from the Fe substituted for Ni in the $Mg_2Ni$ phase. The values of isomer shift 0.24 ~ 0.28 mm/s suggest that the iron exist in the state $Fe^{+3}$. The result that the quadrapole splitting of the doublet 2 is not zero shows that the distribution of electrons around the iron is asymmetric. Their values for the doublet 2, 1.20 ~ 1.38 mm/s, approach the value of quadrapole for the oxidation number +3. The six-line showing the magnetic hyperfine interactions results from the iron which has not substituted the nickel in the $Mg_2Ni$ phase. The $M{\ddot{o}}ssbauer$ spectra of the hydrided alloys with x=0.015 and 0.03 show six-line. This suggests that the iron segregates with the hydriding reaction. The analysis results of the $M{\ddot{o}}ssbauer$ spectrum, the variation of magnetization with magnetic field, Auger electron spectroscopy and electron diffraction show the segregation of Ni and the formation of MgO. This is considered to result from the reaction of the $Mg_2Ni$ phase with the oxygen contained in the hydrogen as impurity.

$Mg_2Ni_{1-x}{^{57}}Fe_x$(x=0.015, 0.03, 0.06, 0.12 and 0.24)합금을 제작하여 $M{\ddot{o}}ssbauer$ 공명에 의한 연구를 하였다. x=0.015, 0.03 합금의 $M{\ddot{o}}ssbauer$ spectrum은 2개의 doublet(doublet 1, 2)을, x=0.06 합금의 spectrum은 2개의 doublet(doublet 1, 2)과 1개의 six-line을, 그리고 x=0.12, 0.24 합금의 spectrum은 six-line만 보인다. x=0.015, 0,03, 0.06 합금의 doublet 1은, 초 상자성 거동을 보여주는 과잉으로 존재하는 일부의 철 때문에 생기는 것으로 판단된다. doublet 2는, $Mg_2Ni$ 상의 Ni에 치환된 철에 기인한 것으로 판단된다. doublet 2의 isomer shift 크기 (0,24 ~ 0.28 mm/s)로 보아 $Fe^{+3}$로 존재함을 추측할 수 있다. 또한 doublet 2의 quadrapole splitting이 영이 아님으로부터 Fe 주위의 전자 배열이 비대칭을 이루고 있음을 알 수 있고, 그 크기 (1.20 ~ 1.38 mm/s)는 산화수 +3의 quadrapole splitting 값에 아주 가까운 값이다. 자기적 초미세 상호 작용을 보여주는 six-line은 합금 속에 들어가지 않는 철 때문에 생긴다. 수소화물화 반웅시킨 x=0.015, 0.03 합금의 $M{\ddot{o}}ssbauer$ spectrum이 six-line을 보였는데, 이로부터 수소화물화 반응으로 인하여 Fe이 편석되었음을 알 수 있다. 수소화물화 반응후 $M{\ddot{o}}ssbauer$ spectrum, 자기장의 함수로서 자화의 변화 측정, Auger electron spectroscopy, electron diffraction pattern 분석 결과, Ni의 편석과 MgO의 형성을 보여주었는데, 이는 수소 속에 들어 있는 미량의 산소가 $Mg_2Ni$와 반응하여 야기된 현상으로 생각된다.