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Internal friction study on the existence of oxygen pairs in interstitial solid solution of tantalum with oxygen

✍ Scribed by M. Weller; J.X. Zhang; G.Y. Li; T.S. Kê; J. Diehl


Publisher
Elsevier Science
Year
1981
Weight
652 KB
Volume
29
Category
Article
ISSN
0001-6160

No coin nor oath required. For personal study only.

✦ Synopsis


Powers and Doyle proposed the existence of pairs of oxygen atoms in interstitial solid solutions of tantalum, based on internal friction measurements from which an asymmetrical broadening of the observed Snoek peak was derived. The present experiments on high-purity tantalum doped only with oxygen in different concentrations show clearly that the oxygen Snoek peak is highly symmetrical for all investigated oxygen contents (up to 5900 atppm). The peak is somewhat broadened and shifted to slightly higher temperatures for the higher oxygen contents. Powers' experimental data are carefully reanalyzed and the asymmetry of the Snoek peak cannot be confirmed. It appears thus that the existence of oxygen pairs in tantalum-oxygen solid solutions proposed by Powers is questionable.

It has been found that the broadened Snoek peak for the higher oxygen contents can be described by a continuous distribution of relaxation times. Possible physical models to account for the symmetrical broadening and the shift of the Snoek peak are discussed.

RCsumP-Powers et

Doyle ont propose l'existence de paires d'atomes d'oxygene dans les solutions solides interstitielles de tantale, a partir de mesures de frottement intirieur qui avaient permis de mettre en evidence un elargissement dissymetrique du pie de Snoek. Nos experiences effect&es dans du tantale de haute purete dope avec diverses concentrations d'oxygene montrent ciairement que le pie d'oxygene de Snoek est trb symetrique pour toutes les teneurs en oxygtne Ctudiees (jusqu'a 5900 ppm.at.) Le pit est legtrement ilargi et d&place vers des temperatures un peu suptrieures pour les plus grandes teneurs en oxygbne. Nous avons rettudii les resuitats experimentaux de Power et la dissymttrie du pit de Snoek n'a pas pu &tre confirmee. 11 semble done que Ton puisse se poser des questions sur I'existence propode par Powers de pairs d'oxygene dans les solutions solides de tantale et d'oxygene. Nous avons pu expliquer l'tlargissement du pit de Snoek pour les fortes teneurs en oxygtne par une distribution continue de temps de relaxation. Nous discutons les modeles physiques qui permettent de rendre compte de ~~largissement symetrique du pie de Snoek et de son dtplacement. Zusammenfassung-Ausgehend von einer asymetrischen Verbreiterung des Snoek-Maximums, welches aus Messungen der inneren Reibung abgeleitet worden war, schhtgen Powers und Doyle vor, daB Paare von Sauerstoffatomen in den interstitiellen festen LSsungen des Tantals vorliegen. Die hier vorgestellten Experimente an hochreinem Tantal, weiches ausschlief%ch mit Sauerstoff in verschiedenen Konzentrationen dotiert war, zeigen deutlich, da0 das Snoek-Maximum bei allen untersuchten Sauerstoflgehahen (bis zu 59OOAt.-ppm) hochsymmetrisch ist. Dieses Maximum ist bei hijheren Sauerstoffgehahen etwas verbreitert und zu hiiherer Temperatur verschoben. Die ex~rimenteilen Ergebnisse von Powers werden nochmals sorgf%tig analysiert; die Asymmetrie des Snoek-Maximums kann nicht bestatigt werden. Daher scheint die von Powers vorgeschlagene Existenz von Sauerstoff-Atompaaren in Tantal-Sauerstoff-Mischkristallen fraglich zu sein. Das bei hoherem Sauerstoffgehalt verbreiterte Maximum kann mit einer kontinuierlichen Verteilung von Relaxat~onszeiten beschrieben werden. Mogliche physikalische Modelle werden fur die symmetrische Verbreiterung und die Verschiebung des Snoek-Maximums mit dem Sauerstoflgehait diskutiert.


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D= 500 A, the average field was calculated for film thicknesses in the range of 100-5000 A. The voltage across the film corresponding to each thickness was then calculated from the average field. A plot of thickness versus voltage calculated in this manner is compared in Fig. 1 with experimental dat