Pd-mn-sb Heusler Alaşımlarının Yapısal Ve Manyetik Özelliklerinin İncelenmesi

Abstract

Ferromanyetik Heusler alaşımlarında, yüksek sıcaklık kübik fazdan (austenit) ferromanyetik durumdaki tetragonal faza (martensit) birinci dereceden yapısal geçiş, martensitik geçiş, gözlenmektedir. Martensitik geçiş sebebiyle bu alaşımlarda manyetik şekil hafıza etkisi, süperelastiklik ve manyetokalorik etki gibi özellikler gözlenmektedir. Heusler alaşımlarının gösterdiği bu etkiler bu alaşımların aktüatör, sensör ve manyetik soğutucu gibi manyetik olarak kontrol edilebilen ve akıllı malzeme olarak adlandırılan aygıtların yapılmasına olanak tanır. Heusler alaşımları içinde Ni-Mn tabanlı olanlar oda sıcaklığında gösterdiği etkiler sebebiyle yaygın olarak çalışılmaktadır. Son zamanlarda, Pd$-$Mn tabanlı yeni Heusler alaşımlarında martensitik geçiş gözlenmiş olup, potansiyel bir manyetik şekil hafıza alaşımı olduğu tartışılmaktadır. Bu tezde Pd$_{50}$Mn$_{25+x}$Sb$_{25-x}$ (x=0, 7, 10, 13, 15) ve Pd$_{50}$Mn$_{25-y}$Sb$_{25+y}$ (y=0, 5, 15) alaşımlarının yapısal ve manyetik özellikleri incelenmiştir. Örnekler ark ergitme cihazı kullanılarak hazırlanmış ve kompozisyonları, Taramalı Elektron Mikroskobunda (SEM) EDX (Enerji dağılımlı X-ışını analizi) analizi ile belirlenmiştir. EDX sonuçları doğrultusunda her bir alaşımın valans elektron konsantrasyonu (e/a) hesaplanmıştır. Tüm örneklerin oda sıcaklığında X-ışını kırınımı (XRD) ölçümleri alınmıştır. X-ışını desenleri FullProf programında profil eşleştirme yöntemi ile arıtıldıktan sonra örneklerin kristal yapıları ve örgü parametreleri belirlenmiştir. Örneklerin manyetik özelliklerini incelemek için -8000 Oe <H< + 8000 Oe manyetik alan aralığında mıknatıslanma ölçümleri ve 5 K <T< 300 K sıcaklık aralığında sıcaklığa ve manyetik alana (50 mT ve 150 mT) bağlı mıknatıslanma ölçümleri alınmıştır. Diferansiyel Taramalı Kalorimetre (DSC) ölçümleri ile 175 K <T< 375 K sıcaklık aralığında örneklerin ısıl özellikleri incelenmiştir.

Ferromagnetic Heusler alloys undergo a first order structural phase transition, a martensitic transition, from a high temperature cubic phase (austenite) to low temperature tetragonal (martensite) phase in ferromagnetic state. They exhibit some properties due to martensitic transformation such that the magnetic shape memory effect, superelasticity and magnetocaloric effect. In order the search of new type magnetic shape memory alloys Pd-Mn based alloys have been considered for this thesis. In this thesis, the structural and the magnetic properties of Pd$_{50}$Mn$_{25+x}$Sb$_{25-x}$ (x=0, 7, 10, 13, 15) and Pd$_{50}$Mn$_{25-y}$Sb$_{25+y}$ (y=0, 5, 15) alloys were investigated. Samples were prepared in arc furnace and the stochiometry of the samples were found out in SEM (Scanning Electron Microscopy) with EDX analysis (Energy dispersive X-ray analysis). Using the EDX result, the valance electron concentration (e/a) was calculated. After refinement of the X-ray patterns with the profile matching method in FullProf programme, the crystal structures of the samples and their lattice parameters were obtained. To study magnetic properties of samples, the magnetic field dependent magnetization measurements were carried out in the magnetic field range of -8000 Oe <H< + 8000 Oe and the temperature dependent magnetization measurements were carried out in the temperature range of 5 K <T< 300 K under low magnetic fields (50 mT and 150 mT). The thermal properties of samples were investigated with Differantial Scanning Calorimetry (DSC) measurements in temperature a range of 175 K <T< 375 K.