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 ۲:۱ و ۳:۱ در زمان­های ۱، ۲ و ۵ ساعت مورد مطالعه قرار گرفت. در نمونه­های Mn:Ga با توجه به نتایج حاصل شده، ترکیب­ Mn_۱,۸۶Ga با ساختار تتراگونال و گروه فضایی I۴/mmm فاز پایدار بود و هم‌چنین مقادیری از ترکیب Mn_۳Ga 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
۵_/۰: ۵_/۰: ۳ 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 Mn_۳Ga شد و در مقابل دو ساختار جدید Mn_۱۱Ge_۸ 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 Mn_۳Ga و جایگزین شدن برخی اتم­های Ge با Ga ناشی ­شده باشد.

در این پژوهش فرایند تشکیل فاز نمونه­های Mn_۲,۵Ge 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 Mn_۱۱Ge_۸ با ساختار اورتورومبیک و گروه فضایی Pnam است. مقادیر مغناطش اشباع نمونه های آسیاب کاری شده با زمان اسیاب از مقدار ۲/۰ تا ۹۵/۱ (kg^-۱Am^۲) افزایش می یابد. باقی‌ماندگی نمونه­ها نیز با افزایش زمان آسیاب­کاری افزایش و میدان وادارندگی نمونه­ها با افزایش زمان آسیاب­کاری کاهش یافته است. بازپخت نمونه­ ۱۵ ساعت آسیاب­کاری شده به حذف فازهای Mn و Ge و ظهور چهار فاز جدید Mn_۳Ge و Mn_۵Ge_۲ و Mn_۵Ge_۳ و Mn_۲,۳Ge منجر شد، که فاز جدید Mn_۳Ge با ساختار) Do_۲۲ تتراگونال ( و گروه فضاییI۴/mmm  فاز پایدار و غالب است. افزایش مغناطش اشباع نمونه­ بازپختی به شکل­گیری فازهای مغناطیسی جدید و افزایش میدان وادارندگی به فاز Mn_۳Ge 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 ۶/۰ تا ۶۵/۵ (kg^-۱Am^۲) قرار داشتند. تحلیل ریتولد نشان داد نمونه­ Mn_۲,۵Ge ساخته شده به‌روشس ذوب قوسی که فرایند تکمیلی بازپخت در دمای ۶۲۰ درجه سانتی‌گراد روی آن صورت گرفت، تک فاز است، که در نتیجه آن ترکیب Mn_۲,۵Ge با مغناطش اشباع (kg^-۱Am^۲) ۲۵۲/۵ و میدان وادارندگی ۰۰۵/۰ 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 ۴۵۰ درجه سانتی‌گراد نشان داد که حدود ۴۶درصد وزنی نمونه به فریت کبالت CoFe_۲O_۴ تبدیل شده است. این میزان در نمونه‌های بازپخت شده در دماهای ۸۰۰ و ۹۰۰ درجه سانتی‌گراد به ترتیب به ۹۵ و ۹۰ 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 ۹۰۰ درجه سانتی‌گراد نسبت به نمونه ۸۰۰ درجه سانتی‌گراد شده است. بیشترین وادارندگی در نمونه بازپخت شده در ۸۰۰ درجه سانتی‌گراد مشاهده شد که کوچک بودن اندازه بلورک‌ها در این نمونه دلیل اصلی این افزایش نسبی است.