J. Phys. France 50, 2217-2242 (1989)
DOI: 10.1051/jphys:0198900500160221700

Short-range order, atomic displacements and effective interatomic ordering energies in TiN0.82

T. Priem¹, B. Beuneu¹, C.H. de Novion¹, A. Finel² et F. Livet<sup>3

1</sup>  C.E.A./IPDI/DMECN/DTech., Laboratoire des Solides Irradiés, Ecole Polytechnique, 91128 Palaiseau Cedex, France
²  O.M./ONERA, BP 72, 92322 Chatillon Cedex, France
³  Laboratoire de Thermodynamique et Physico-Chimie Métallurgiques, I.N.P.G., BP 75, 38402 Saint Martin d'Hères, France

Abstract
The elastic diffuse neutron scattering of a TiN0.82 single crystal has been measured in thermodynamic equilibrium at 700, 800 and 900 °C. The diffuse intensity is maximum at the (1/2 1/2 1/2) type reciprocal lattice positions. Nitrogen vacancies are found to situate preferentially as third neighbours on the metalloid f.c.c. sublattice. Pair interaction ordering energies were calculated by mean-field approximation, Monte-Carlo simulations, and Cluster Variation Method ; the last two methods give very similar temperature independent pair energies : V1 ≈ 82 and V 2 ≈ 62 meV for first and second nitrogen neighbours respectively ; V3 and further interaction energies are very small. Titanium atoms are found to relax away, and nitrogen atoms to relax toward their first neighbour vacancies, by respectively 0.042 and 0.024 A.

Résumé
La section efficace de diffusion diffuse élastique de neutrons par un monocristal TiN0,82 a été mesurée à l'équilibre thermodynamique à 700, 800 et 900 °C. L'intensité diffuse est maximale aux points de type (1/2 1/2 1/2) du réseau réciproque. Les lacunes d'azote se mettent préférentiellement en positions de 3es voisins sur le sous-réseau métalloïde c.f.c. Des énergies effectives de mise en ordre de paires d'atomes ont été calculées, par l'approximation de champ moyen, par simulations de Monte-Carlo et par la Méthode de Variation d'Amas ; les deux dernières techniques ont donné des énergies très proches, indépendantes de la température : V 1 ≈ 82 et V2 ≈ 62 meV pour les premiers et seconds voisins azote respectivement ; V3 et les énergies d'interaction plus lointaines sont très faibles. Les atomes de titane s'éloignent, et les atomes d'azote se rapprochent de leurs lacunes premières voisines, de 0,042 et 0,024 Å respectivement.

PACS
6112E - Neutron scattering (including small-angle scattering).
6166D - Alloys.
6390 - Other topics in lattice dynamics.

Key words
Monte Carlo methods -- neutron diffraction examination of materials -- potential energy functions -- short range order -- titanium compounds -- vacancies crystal