Rev. Phys. Appl. (Paris) 21, 1-9 (1986)
DOI: 10.1051/rphysap:019860021010100

Comportement micromécanique d'un verre métallique Fe-B-Si-C chargé en hydrogène

J.P. Allemand, F. Fouquet et J. Perez

Groupe d'Etudes de Métallurgie Physique et de Physique des Matériaux, Laboratoire associé au C.N.R.S. - 341, Bât. 502, I.N.S.A., 20, avenue A. Einstein, 69621 Villeurbanne Cedex, France

Abstract
When a cyclic stress is applied, ferromagnetic and magnetostrictive metallic glasses exhibit a magnetoelastic effect or ΔE-effect. Such an effect is associated to a magnetomechanical damping. This micromechanical behaviour has been studied in the case of an iron-based amorphous alloy (Fe83B14Si1.5C 1.5), as a function of the structural state of the material. On the other hand, after electrolytically introducing hydrogen, an internal friction peak is observed. The physical processus leading to such a peak cannot only be attributed to the relaxational phenomenon well known as Snoek peak. A strong interaction between ferromagnetic domain walls and hydrogen atoms and a redistribution or a reorientation of hydrogen atoms under magnetic field, due to the magnetostrictive property of the material, are suggested in order to explain all the expérimental features.

Résumé
Les verres métalliques ferromagnétiques et magnétostrictifs soumis à une contrainte cyclique sont le siège d'un effet magnétoélastique, ou effet Δ E. En frottement intérieur, cet effet se caractérise par un amortissement d'ordre magnétomécanique. Ce comportement micromécanique a été suivi dans le cas d'un verre métallique base fer (Fe83B14Si1,5C1,5) en relation avec l'état structural du matériau. Par ailleurs, le chargement en hydrogène par voie électrolytique sur un tel matériau entraîne la mise en évidence d'un pic de frottement intérieur dont l'origine physique ne peut être uniquement liée au seul phénomène relaxationnel connu sous le nom de pic de Snoek. Il ressort de cette étude l'existence d'une interaction importante entre les parois de domaines ferromagnétiques et les atomes d'hydrogène ainsi que d'une redistribution ou réorientation des atomes d'hydrogène sous l'effet d'un champ magnétique, liée à la nature magnétostrictive du matériau.

PACS
6240 - Anelasticity, internal friction and mechanical resonances.
7550B - Ferromagnetism of Fe and its alloys.
7550K - Amorphous and nanostructured magnetic materials.
7560C - Magnetic domain walls and domain structure.
7580 - Magnetomechanical and magnetoelectric effects, magnetostriction.

Key words
boron alloys -- ferromagnetic properties of substances -- internal friction -- iron alloys -- magnetic domain walls -- magnetic properties of amorphous substances -- magnetoelastic effects -- metallic glasses -- silicon alloys -- Snoek effect -- magnetostriction -- micromechanical properties -- magnetoelastic effect -- magnetomechanical damping -- Fe sub 83 B sub 14 Si sub 1.5 C sub 1.5 -- internal friction peak -- Snoek peak -- ferromagnetic domain walls