نشریه علمی پژوهشی مواد پیشرفته در مهندسی

در این پژوهش آلیاژ حافظه­پذیر فرومغناطیس Ni_۴۷Mn_۴۰Sn_۱۳  به روش آلیاژسازی مکانیکی ساخته شد. بدین منظور مخلوط پودرهای اولیه در آسیای سیاره­ای در اتمسفر آرگون به­مدت ۲۰ 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 ۲۰ ساعت آسیاب شده، در لوله­هایی از جنس کوارتز و تخلیه­شده از هوا قرار داده شد و در زمان‌های مختلف در دمای ۹۵۰ 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 ۱۶ 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_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.