نشریه علمی پژوهشی مواد پیشرفته در مهندسی

در این پژوهش آسیاب‌کاری به‌عنوانی روشی برای ساخت آلیاژهایی دوتایی Mn-Ga و تأثیر آسیاب‌کاری بر فرایند تشکیل فاز نمونه‌های Mn:Ga با نسبت 2:1 و 3:1 در زمان­های 1، 2 و 5 ساعت مورد مطالعه قرار گرفت. در نمونه­های Mn:Ga با توجه به نتایج حاصل شده، ترکیب­ Mn_1.86Ga با ساختار تتراگونال و گروه فضایی I4/mmm فاز پایدار بود و هم‌چنین مقادیری از ترکیب Mn₃Ga با ساختار اورتورومبیک و گروه فضایی Cmca در محصول شناسایی شد. اثر افزودن Ge نیز با هدف جانشین کردن اتم Ge با اتم Ga‌، با مطالعه در نمونه Mn:Ga:Ge با نسبت
5_/0: 5_/0: 3 مطالعه شد. با این که بهبود ویژگی‌های مغناطیسی با افزودن Ge قابل انتظار است، اما برای نمونه مورد بررسی افزایش وادارندگی رخ داد و مغناطش اشباع نمونه تغییر محسوسی نداشت. افزایش Ge سبب از بین رفتن شانس تولید فاز نامتقارن اورتورومبیک Mn₃Ga شد و در مقابل دو ساختار جدید Mn₁₁Ge₈ و MnGaGe در نمونه ایجاد شد. این تحول فازی با مطالعه رفتار مغناطیسی نمونه­ها تأیید شد. این رفتار می­تواند از نیروهای نامتوازن الکترواستاتیک مرتبط با برهم‌کنش تبادلی منگنز در ترکیب ساختار اورتورومیبک Mn₃Ga و جایگزین شدن برخی اتم­های Ge با Ga ناشی ­شده باشد.

در این پژوهش فرایند تشکیل فاز نمونه­های Mn_2.5Ge از پودرهای فلزی Mn و Ge با روش آلیاژسازی و تأثیر بازپخت محصول نهایی مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج نشان داد فاز پایدار در فرایند آسیاب­کاری، ترکیب Mn₁₁Ge₈ با ساختار اورتورومبیک و گروه فضایی Pnam است. مقادیر مغناطش اشباع نمونه های آسیاب کاری شده با زمان اسیاب از مقدار 2/0 تا 95/1 (kg^-1Am²) افزایش می یابد. باقی‌ماندگی نمونه­ها نیز با افزایش زمان آسیاب­کاری افزایش و میدان وادارندگی نمونه­ها با افزایش زمان آسیاب­کاری کاهش یافته است. بازپخت نمونه­ 15 ساعت آسیاب­کاری شده به حذف فازهای Mn و Ge و ظهور چهار فاز جدید Mn₃Ge و Mn₅Ge₂ و Mn₅Ge₃ و Mn_2.3Ge منجر شد، که فاز جدید Mn₃Ge با ساختار) Do₂₂ تتراگونال ( و گروه فضاییI4/mmm  فاز پایدار و غالب است. افزایش مغناطش اشباع نمونه­ بازپختی به شکل­گیری فازهای مغناطیسی جدید و افزایش میدان وادارندگی به فاز Mn₃Ge با ساختار تتراگونال نسبت داده شده است. برای تعدادی نمونه که با روش ذوب قوسی ساخته شده بود، مطالعات توسعه یافت تا با مقایسه نتایج، تأثیر روش ساخت بر فرایند تشکیل فاز و ویژگی­های ساختاری و مغناطیسی نیز مطالعه شود. در این نمونه‌ها بسته به‌روش ساخت، مقادیر مغناطش اشباع در بازه 6/0 تا 65/5 (kg^-1Am²) قرار داشتند. تحلیل ریتولد نشان داد نمونه­ Mn_2.5Ge ساخته شده به‌روشس ذوب قوسی که فرایند تکمیلی بازپخت در دمای 620 درجه سانتی‌گراد روی آن صورت گرفت، تک فاز است، که در نتیجه آن ترکیب Mn_2.5Ge با مغناطش اشباع (kg^-1Am²) 252/5 و میدان وادارندگی 005/0 تسلا به‌دست آمد.

در این پژوهش نانوبلورهای فریت کبالت از بازپخت ترکیب آلیاژی Co-Fe حاصل از آسیاب‌کاری در اتمسفر هوا به‌دست آمد. تاثیر دمای بازپخت بر تشکیل فاز فریت کبالت و ویژگی‌های ساختاری و مغناطیسی محصول مورد مطالعه قرار گرفت. فاز‌یابی نمونه بازپخت شده در دمای 450 درجه سانتی‌گراد نشان داد که حدود 46درصد وزنی نمونه به فریت کبالت CoFe₂O₄ تبدیل شده است. این میزان در نمونه‌های بازپخت شده در دماهای 800 و 900 درجه سانتی‌گراد به ترتیب به 95 و 90 درصد ‌می‌رسد. کاهش مغناطش اشباع نمونه با بازپخت به تبدیل فاز Co-Fe به فریت کبالت ارتباط داده شد. اثر اندازه دانه‌ها و کم شدن نسبت سطح به حجم منجر به یک افزایش در مغناطش اشباع نمونه 900 درجه سانتی‌گراد نسبت به نمونه 800 درجه سانتی‌گراد شده است. بیشترین وادارندگی در نمونه بازپخت شده در 800 درجه سانتی‌گراد مشاهده شد که کوچک بودن اندازه بلورک‌ها در این نمونه دلیل اصلی این افزایش نسبی است.