Fe-ni-al Alaşımlarının Manyetik Ve Yapısal Özellikleri

Abstract

Düşük Ni konsantrasyonuna sahip Fe-Ni alaşımlarının ısıl işlem altinda martensitik değişime uğradığı bilinir. Martensitik geçiş, kendi şeklini hatırlama etkisiyle ilişkili olduğu için ilgi çekicidir. Bu yüzden ikili Fe75Ni25 alaşımına yoğunlaştık. Bu alaşıma farklı oranlarda Al ekledik ve manyetik ve yapısal özelliklerin nasıl etkilendiğini inceledik. Biri ikili, yedisi üçlü olmak üzere toplam sekiz örnek üretildi. Malzemelerin manyetik özelliklerini belirlemek için manyetik duyugunluk-sıcaklık ve manyetizasyon-manyetik alan ölçümleri uygulandı. Malzemelerin yapısal özelliklerini belirlemek icin TEM ve XRD çalışmaları yapıldı. Manyetik ölçümler tüm örneklerin geçici manyet oldugunu gösterdi. Al konsantrasyonu arttıkça, örneklerin Curie sıcaklığı ve doyum manyetizasyonunda artış gözlendi. Fe67.5Ni22.5Al10 alaşımlarının χ-T eğrilerinden elde edilen geniş histerezis manyetik geçişin olduğu sıcaklık aralığında yapısal bir geçişin de olduğuna işaret ediyor ki bu geçişin martensitik geçiş olması bekleniyor. Buna ek olarak, iki adet üçlü alaşımın manyetizasyon-manyetik alan eğrilerindeki lineer davranış paramanyetik bir katkıya işaret ediyor. TEM sonuçlari Fe75Ni25 alaşımında FCC yapısı, üçlü alaşımlarda BCC ve B2 yapılarının olduğunu gösteriyor. Literatürden edinilen veriler, B2 yapılarının FeAl veya NiAl fazına karşılık geldiğini gösteriyor. Hesaplanan örgü sabitleri de FeAl ve NiAl’nin örgü sabitleriyle eşleşiyor. XRD sonuçlari da TEM çalışmasında bulunan fazları destekliyor. NiAl oda sıcaklığında paramanyetiktir ve histerezis eğrilerinde beklenen paramanyetik katkı bu faz olabilir.

Fe-Ni alloys with low Ni concentration are known to go through Martensitic transformation under heat treatment. Martensitic transformation is interesting since it leads to a special property called shape memory effect. Therefore we focused our attention on a binary Fe75Ni25 alloy. We then added different percentages of Al to Fe75Ni25 in order to see how its magnetic and structural properties are affected. In total 8 samples (one binary, seven ternary) were produced. Susceptibility-temperature and hysteresis curves were obtained in order to determine the magnetic properties of the materials. TEM and XRD examinations were carried out in order to characterize the structural properties. Magnetic measurements showed that all samples are soft magnets. As Al concentration increased, an increase in the Curie temperature and saturation magnetization of the materials were observed. The large hysteresis obtained from the χ-T curves of Fe75Ni25 and Fe67.5Ni22.5Al10 samples indicate structural transformations in the temperature range where magnetic transformations take place which is a possible martensitic transformation. In addition, some paramagnetic contribution was expected for two ternary alloys because of the linearity in magnetization-magnetic field curve. TEM results suggest that FCC structure exists for the binary Fe75Ni25 alloy. BCC and B2 structures exist for the ternary alloys. Literature data suggest that these B2 structures are either FeAl or NiAl phases. The calculated lattice parameters of the studied materials match the lattice parameters of FeAl and NiAl phases. XRD results also support the phases found by TEM. NiAl is paramagnetic at room temperature and therefore it may be the expected phase from the hysteresis curve.