Longitudinal Ultrasound Velocity and Attenuation in Isotopically Enriched Cadmium

The results of the acoustic-properties’ study of high-purity (>99.999%) cadmium enriched to 66.4% with the isotope ¹⁰⁶Cd and to 82.2% with the isotope ¹¹⁶Cd are presented for the temperature range of 77–300 K. Isotopic effects are observed in the temperature dependence of the 50 MHz ultrasound propagation velocity and attenuation. A comparison of the sound velocity data for the ¹⁰⁶Cd and ¹¹⁶Cd samples has revealed a first-order isotopic effect with a characteristic linear dependence on the isotopes’ masses difference, and it determines the phonon-spectrum change caused by the isotope composition. Measuring the attenuation of the longitudinal ultrasound made it possible to detect a second-order isotopic effect with a quadratic dependence on the isotopes’ masses difference. The quadratic effect is due to a disordered isotope distribution, and it causes an additional relaxation mechanism for phonon scattering.Представлены результаты исследования акустических свойств высокочистого (>99,999%) кадмия, обогащённого до 66,4% по изотопу ¹⁰⁶Cd и до 82,2% по изотопу ¹¹⁶Сd, в температурной области 77–300 К. Изотопические эффекты наблюдались на температурной зависимости скорости распространения и затухания ультразвука частотой 50 МГц. Сравнение данных для скорости звука образцов ¹⁰⁶Cd и ¹¹⁶Сd выявляет изотопический эффект первого порядка с характерной линейной зависимостью от разности масс изотопов и определяет изменение фононного спектра с изотопным составом. Измерение затухания продольного ультразвука позволило обнаружить изотопический эффект второго порядка с квадратичной зависимостью от разности масс изотопов. Квадратичный эффект связан с неупорядоченным распределением изотопов и обусловливает дополнительный релаксационный механизм рассеяния фононов.Представлено результати дослідження акустичних властивостей високочистого (>99,999%) кадмію, збагаченого до 66,4% ізотопом ¹⁰⁶Cd і до 82,2% ізотопом ¹¹⁶Сd, у температурній області 77–300 К. Ізотопічні ефекти спостерігалися на температурній залежності швидкости поширення та згасання ультразвуку частотою у 50 МГц. Порівняння даних для швидкости звуку зразків ¹⁰⁶Cd і ¹¹⁶Сd виявляє ізотопічний ефект першого порядку з характерною лінійною залежністю від ріжниці мас ізотопів і визначає зміну фононного спектру з ізотопним складом. Міряння згасання поздовжнього ультразвуку уможливило виявити ізотопічний ефект другого порядку з квадратичною залежністю від ріжниці мас ізотопів. Квадратичний ефект пов’язаний з неупорядкованим розподілом ізотопів і зумовлює додатковий релаксаційний механізм розсіяння фононів

Low-temperature elastic properties of Zr₅₅Al₁₀Ni₅Cu₃₀ bulk metallic glass doped with yttrium

The temperature dependence of elastic constants cij(T) of zirconium Zr₅₅Al₁₀Ni₅Cu₃₀-based, 1 % yttrium-doped bulk metallic glass (BMG) within the temperature range of 78 to 300 K was examined using the method of resonance spectroscopy. The measurements helped determine low-temperature behavior of elastic Young's modulus (E), shear modulus (G) and bulk modulus. BMG doping with yttrium allowed to obtain high value of the Poisson's ratio (σ) and the B/G ratio and note weak dependence of B(T) stemming from the appearance of an efficient dense pack of atomic clusters with icosahedral ordering symmetry within their internal structure. It was discovered that under 300 K, 1 % of yttrium reduces E by 5.4 % in comparison with the size of original BMG matrix. Analysis of the Debye temperature (θD) pattern points out the predominant contribution of phonon anharmonicity to BMG's elastic properties. It was assumed that high value of the Gruneisen parameter (γ) is due to manifestation of particularities of oscillatory properties