مطالعه خواص مغناطيسي آلياژهاي آنتروپي بالا NiFeMnCoX (X=Al, Sn)

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مواد و متالورژي

كارشناسي ارشد

هدف از انجام اين پژوهش توسعه آلياژهاي آنتروپي بالا به¬منظور دستيابي به آلياژهايي با مغناطش اشباع بالاتر و ميدان وادارندگي كمتر جهت استفاده براي كاربردهاي مختلف مي¬باشد. در راستاي دستيابي به اين هدف، در ابتدا با استفاده از مدل¬هاي ترموديناميكي و اطلاعات موجود در مراجع، سيستم آلياژي NiFe به عنوان سيستم پايه انتخاب شد و تلاش شد تا اثر هر يك از عناصر Mn، Co، Al و Sn بر خواص اين آلياژ ارزيابي شود. به منظور رسيدن به محلول جامد در آلياژهاي آنتروپي بالا از آلياژسازي مكانيكي و تف‌جوشي به كمك قوس پلاسما استفاده گرديد. جهت بررسي مورفولوژي، ساختار نمونه¬ها و خواص مغناطيسي از دستگاه پراش پرتو ايكس، ميكروسكوپ الكتروني روبشي و مغناطش سنج ارتعاشي استفاده شد. براي تهيه نمونه¬ها، پس از ده ساعت آسيا¬كاري، آلياژ در دماي 950 درجه سانتي گراد تف‌جوشي شد و مراحل تشكيل محلول جامد از آلياژ دوجزئي NiFe تا سيستم¬هاي آلياژي پنج جزئي NiFeMnCoAl و NiFeMnCoSn به صورت دقيق بررسي گرديد. در هر دو سيستم آلياژي NiFe و NiFeMn پس از تف‌جوشي به كمك قوس پلاسما، محلول جامد FCC تشكيل شد با اين تفاوت كه آلياژ NiFe رفتار فرومغناطيس با مغناطش اشباع emu/g 144 دارد درحالي كه سيستم آلياژي NiFeMn به علت كاهش درصد اتمي عناصر مغناطيسي و تبادلات بين اتمي آنتي فرومغناطيس كه ناشي از وجو عنصر منگنز است، رفتار پارامغناطيس از خود نشان مي¬دهد. سيستم آلياژي NiFeMnCo پس از تف‌جوشي داراي ساختار FCC بوده و داراي مغناطش اشباع emu/g 3/106 است. علت رفتار فرومغناطيسي نرم در اين آلياژ، وجود عنصر كبالت با ميانگين گشتاور مغناطيسي 7/1 مگنتون بوهر و مغناطش اشباع emu/g 165 است. با اضافه شدن عنصر آلومينيوم به آلياژ چهار جزئي، فاز BCC جايگزين فاز FCC مي¬گردد. رفتار خوب مغناطيسي فاز BCC موجب افزايش مغناطش اين آلياژ نسبت به آلياژ NiFeMnCo مي¬شود و مغناطش اشباع را به emu/g 5/140 مي¬رساند. همچنين به علت تشكيل محلول جامد تك فاز BCC، نيروي وادارندگي اين سيستم آلياژي Oe 4/18 مي¬شود. اضافه شدن عنصر قلع به آلياژ NiFeMnCo ، پارامترهاي ترموديناميكي اين آلياژ را به سمت آنتروپي بالا هدايت كرده ولي به علت تشكيل فازهاي بين¬فلزي، مغناطش اشباع به emu/g 3/84 رسيد. نيروي وادارندگي سيستم آلياژي NiFeMnCoSn، Oe 8/38 است كه به علت وجود تركيبات بين¬فلزي به عنوان موانع حركت¬ حوزه¬هاي مغناطيسي مي¬باشد.

234599

شناسايي و نتخاب مواد

مهندسي مواد

دانشگاه صنعتي اصفهان