Spektroskopia mössbauerowska jest szeroko stosowaną techniką badawczą fizyki ciała stałego i chemii, która oferuje między innymi możliwość badania oddziaływań nadsubtelnych sond jądrowych z ich otoczeniem ładunkowym a dzięki temu różnych procesów fizycznych mających wpływ na te oddziaływania. W szczególności za pomocą tej techniki można wyznaczać termodynamiczne parametry stopów, takie, jak np. entalpię rozpuszczania jednego składnika w drugim czy też entalpię tworzenia wakansu. Dane te odgrywają ważną rolę w rozwoju i testowaniu różnych modeli układów podwójnych oraz metod obliczania ich parametrów fizycznych a także podczas projektowania procesów technologicznych mających na celu uzyskanie materiału o określonych własnościach. Podstawowym źródłem informacji odnośnie wspomnianych danych są badania kalorymetryczne, których wiarygodność pozostawia niekiedy wiele do życzenia i zachodzi wówczas konieczność odwołania się do wyników uzyskanych w inny sposób, np. za pomocą metod jądrowych. Ponadto istotnym mankamentem badań kalorymetrycznych jest to, że są one prowadzone w dość wysokich temperaturach, w których badane stopy żelaza są w fazie paramagnetycznej oraz niektóre z nich mają wysokotemperaturową strukturę A1 (fcc, faza γ). Innymi słowy dane te nie dotyczą stanu próbki w temperaturach zbliżonych do pokojowych (ok. 300K), w których wspomniane stopy są ferromagnetykami o strukturze krystalicznej A2 (bcc, faza α). Tego mankamentu nie mają dane uzyskiwane w ramach omawianej pracy doktorskiej. W pracy wykorzystuje się spektroskopię mössbauerowską 57Fe w taki sposób, że wyznaczane parametry termodynamiczne stopów podwójnych na bazie żelaza dotyczą próbek o temperaturze ok. 700K, czyli w stanie ferromagnetycznym (temp. Curie dla Fe jest bliska 1040K) o strukturze A2 (przejście α→γ dla Fe zachodzi w temp. ok. 1180K). Dotychczas zbadano tą metodą kilkanaście układów Fe-D z D = V, Cr, Mn, Al, Mo, W, Ti, Ta, Ni, Co, Re, Pt.
Głównym celem pracy jest wykorzystanie widm mössbauerowskich do wyznaczenia energii oddziaływania między parami jednakowych atomów pierwiastka rozpuszczonego w żelazie i związanej z nią granicznej entalpii rozpuszczania w przypadku wybranych układów, dla których znana dotychczas metoda Hrynkiewicza-Królasa-Chojcana nie mogła być zastosowana. Zgodnie z teorią tej metody może być ona wykorzystana tylko wówczas, gdy w rozcieńczonym stopie na bazie Fe sondy mössbauerowskie „widzą” dwa różne, ściśle określone swoje otoczenia atomowe, tj. zawierające atomy Fe i jeden atom domieszkowy D
oraz atomy Fe i dwa atomy domieszkowe DD. Z taką sprzyjającą sytuacją mamy zazwyczaj do czynienia wówczas, gdy koncentracja domieszki jest większa niż ok. 2% at.
Mając powyższe na uwadze, badaniom poddano stopy podwójne żelaza: Fe-Mo, Fe-W i Fe-Ta zawierające Mo, Ta i W o małej koncentracji tych ostatnich, mniejszej od ok. 2% at. Stopy te zostały wybrane także ze względu na ograniczaną w różnym stopniu rozpuszczalność powyższych pierwiastków domieszkowych w krystalicznym żelazie. Ponadto znaczący był fakt, że atomy molibdenu, wolframu i tantalu umieszczone w sąsiedztwie sondy mössbauerowskiej mają duży wpływ na jej oddziaływanie z otoczeniem ładunkowym, co sprawia, że ich obecność znajduje wyraźne odbicie w widmach mössbauerowskich i daje uzasadnioną nadzieję na wiarygodne powiązanie składowych widma z odpowiednimi konfiguracjami atomów sąsiadujących z sondami mössbauerowskimi.
Aby osiągnąć cel pracy zaproponowałem taką analizę danych mössbauerowskich, która umożliwia wyznaczenie energii oddziaływania atomów domieszkowych w sytuacji, gdy dysponujemy materiałem o niskiej koncentracji tych atomów, mniejszą niż 2% at.
