J. Phys. France 44, 543-551 (1983)
DOI: 10.1051/jphys:01983004404054300

Hydrogen relaxation in lutetium

P. Vajda¹, J.N. Daou¹ et P. Moser<sup>2

1</sup>  E.R.A. 720 du CNRS, Bât. 350, Université de Paris-Sud, 91405 Orsay, France
²  Section de Physique du Solide, DRF, Centre d'Etudes Nucléaires, 38041 Grenoble, France

Abstract
The internal friction and the dynamic modulus have been measured between 4.2 and 470 K in the system α-LuH(D)x, with x = 0 to 0.2. In well annealed specimens, an (H)-peak is observed at 215-225 K, which has a linearly x-dependent amplitude and exhibits an isotope effect on its activation energy and relaxation time. It is attributed to a Snoek-like relaxation of H-H pairs reorienting in the Lu-lattice. The isotope effect is interpreted in a model of tunnelling from different excited levels for LuHx and LuDx. Deformation introduces a (d-H)-peak at 250-260 K in H(D)-containing samples only, also exhibiting an isotope effect; it is attributed to a Snoek-Köster type relaxation of H(D) trapped on dislocations. Two (d1,2)-peaks at 160 and 215 K, which occur in the pure metal only, and a (d)-peak centred near 350 K in all deformed specimens are ascribed to geometrical kink migration and to double-kink generation on a screw dislocation network, respectively.

Résumé
Nous avons mesuré le frottement intérieur et le module dynamique entre 4,2 et 470 K dans le système α-LuH(D)x, pour x = 0 à 0,2. On observe à 215-225 K dans des échantillons bien recuits un pic (H) dont l'amplitude dépend linéairement de x et qui présente un effet isotopique pour l'énergie d'activation et le temps de relaxation. Il est attribué à une relaxation de type Snoek de paires H-H se réorientant dans le réseau Lu. L'effet isotopique est interprété dans un modèle utilisant l'effet tunnel à partir de différents niveaux excités pour LuHx et LuDx. La déformation introduit un pic (d-H) à 250-260 K seulement dans les échantillons contenant H(D), montrant aussi un effet isotopique ; il est attribue à une relaxation du type Snoek-Köster pour H(D) piégé sur des dislocations. Deux pics (d1,2) à 160 K et 215 K, observés uniquement dans le métal pur, et un pic (d) centré à 350 K dans tous les échantillons déformés sont attribués à la migration de décrochement géométrique et à la formation de décrochements doubles sur un réseau de dislocations vis, respectivement.

PACS
6240 - Anelasticity, internal friction, stress relaxation, and mechanical resonances.

Key words
deuterium -- dislocation damping -- hydrogen -- internal friction -- isotope effects -- kink bands -- lutetium alloys -- screw dislocations -- Snoek effect