Mössbauer spectroscopy of disordered and ordered iron–nitrogen solid solutions

Abstract

Mossbauer spectroscopy has been used to study the distribution of nitrogen atoms in FeN solid solutions with high nitrogen content. It demonstrates the ordering of nitrogen in the b.c.t. solution at low temperatures, since a 400 kOe hyperfine environment appears. A new hyperfine interpretation of the f.c.c. solution shows a more effective contribution to the iron 3d band from nitrogen than from carbon. Hyperfine field data exhibit a localized negative and positive contribution at first and second nearest Fe neighbours respectively in the disordered b.c.t. solutions. Comparison with the case of carbon and isomer shifts favour 4s spin density oscillations consistent with the ordered Fe16N2 hyperfine data. Quadrupole shifts lead to a [001] or [110] spin polarization. La spectometrie Mossbauer permet de suivre la distribution des atomes d'azote dans les solutions solides FeN a forte teneur. Grǎce a l'apparition d'un environnement dont le champ hyperfin vaut 400 kOe, elle revele la mise en ordre de l'azote dans la solution quadratique centree a basse temperature. Une nouvelle interpretation de la solution cubique a faces centrees montre que la contribution a la bande 3d du fer est plus effective dans le cas de l'azote que dans celui du carbone. Dans la solution quadratique centree desordonnee, le champ hyperfin presente une contribution localisee qui est negative pour les atomes de fer premiers voisins et positive pour les seconds. Si l'on compare ces resultats a ceux du carbone et si l'on considere les valeurs prises par le deplacement isomerique, on doit envisager des oscillations de la densite de spin 4s confirmant les donnees hyperfines de la phase ordonnee Fe16N2. Les deplacements quadrupolaires conduisent a une polarisation de spin selon la direction [001] ou [110].