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The solute diffusion of iron in the light rare-earth metals cerium, praseodymium and neodymium

1975; University of Toronto Press; Volume: 23; Issue: 4 Linguagem: Francês

10.1016/0001-6160(75)90086-3

1878-0768

M.P. Dariel,

Rare-earth and actinide compounds

The thin layer sectioning technique has been used in order to determine the solute diffusivity of 59Fe tracers in the light rare-earth metals cerium, praseodymium and neodymium. The measurements were made both in the close-packed (f.c.c. for Ce and double-h.c.p. for Pr and Nd) and in the high-temperature b.c.c. phases of the solvent metals. The diffusivities of iron are extremely high, with values exceeding 10−5 cm2/sec at temperatures above 0.7 Tm (Tm melting temperature of the solvent metal). The activation energies are much lower than the activation energy for self-diffusion, of the order of 10 kcal/mole. The results indicate that iron is a fastdiffusing solute, its diffusion in the rare-earth metals taking place probably by means of the dissociative mechanism, with a predominantly interstitial component. Several simultaneous measurements of the diffusivity of 54Mn suggest that Mn is also a fast-diffusing solute, though to a lesser extent than 59Fe. On a utilisé la technique du découpage de couches minces pour déterminer le coefficient de diffusion de traceurs 59Fe dans les métaux des terres rares légers le cérium, le praséodyme et le néodyme. Les mesures ont été effectuées pour les structures compactes des métaux solvants à l'embiante (c.f.c. pour Ce et h.c.p.-double pour Pr et Nd), et pour les structures cubiques centrées aux températures élevées. Les coefficients de diffusion du fer sont très élevés, et ils dépassent 10−5 cm2/sec aux températures supérieures à 0,7 Tf (Tf température de fusion du métal solvant). Les énergies d'aetivation. plus faibles que les énergies d'activation d'autodiffusion, sont de l'ordre de 10 kcal/mole. Ces résultats montrent que le fer est un soluté qui diffuse rapidement, et que sa diffusion dans les métaux de terres rares se produit vraisemblablement par le mécanisme de dissociation, avec une composante interstitielle prépondérante. Plusieurs mesures simultanées du coefficient de diffusion du 54Mn semblent indiquer que le manganèse est également un soluté qui diffuse rapidement, bien qu'à un degré moindre que 59Fe. Mit der Methode der Abtragung dünner Schichten wurde die Fremddiffusion von Fe59-Traceratomen in den leichten Seltenen Erden C'er, Praseodym und Neodym untersucht. Die Messungen wurden sowohl in der dichtest gepackten (f.c.c. für Ce und doppel-h.c.p. für Pr and Nd) als auch in den Hochtemperatur b.c.c.-Phasen der Metalle durchgeführt. Die Diffusivitat von Eisen ist extrem hoch. Sie übersteigt 10−5 cm2/sec bei Temperaturen oberhalb 0,7Tm (Tm = Schmelztemperatur der Matrix). Die Aktivierungsenergien sind viel niedriger (von der Gröβenordnung 10 kcal/mole) als die Aktivierungsenergie der Selbstdiffusion. Die Ergebnisse zeigen, daβ Eisen ein schnell diffundierender Fremdstoff ist. Die Diffusion in den seltenen Erden erfolgt wahrscheinlich über den Dissoziativmechanismus mit einer dominierenden interstitiellen Komponente. Mehrere simultane Messungen der Diffusivitat von 54Mn deuten darauf hin, daβ Mn auch ein schnell diffundierender Fremdstoff ist, wenn auch nicht in gleichem Maße wie 59Fe.