نشریه علمی پژوهشی مواد پیشرفته در مهندسی

در این پژوهش آلیاژ حافظه­پذیر فرومغناطیس Ni₄₇Mn₄₀Sn₁₃  به روش آلیاژسازی مکانیکی ساخته شد. بدین منظور مخلوط پودرهای اولیه در آسیای سیاره­ای در اتمسفر آرگون به­مدت 20 ساعت تحت آسیاب­کاری قرار گرفتند. الگوی پراش پرتو ایکس تشکیل ساختار بلوری آلیاژ هویسلر را تایید کرد. به­دلیل تنش­های وارده در مرحله آسیاب­کاری، نمونه ساختار کاملاً منظم نداشت و در منحنی پذیرفتاری آن گذار مارتنزیتی مشاهده نشد. به­همین دلیل برای دست‌یابی به نمونه­ای با نظم بلوری بهتر و دارای گذار مارتنزیتی نمونه­ی 20 ساعت آسیاب شده، در لوله­هایی از جنس کوارتز و تخلیه­شده از هوا قرار داده شد و در زمان‌های مختلف در دمای 950 درجه سانتی‌گراد بازپخت شد. سپس اثر زمان بازپخت بر ویژگی­های ساختاری، مغناطیسی و الکتریکی نمونه­ها بررسی شد. نتایج حاصل از مقاومت الکتریکی نمونه­های دارای گذار مارتنزیتی، رفتار فلز-عایق­گونه را در محدوده گذار مارتنزیتی نشان داد. نتایج نشان داد زمان 16 ساعت مدت زمان بهینه برای ساخت این آلیاژ است. این نمونه با دارا بودن دمای گذار بالاتر نسبت به نمونه ساخته شده به­روش ذوب قوسی، نمونه­ای مناسب­تر برای کاربرد در یخچال­های مغناطیسی است.

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.