اثر آلايش نقره (Ag) و كروم (Cr) بر ويژگي هاي ساختاري و مغناطوگرمايي آلياژهاي حافظه پذير فرومغناطيس Ni-Mn-Sn

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

فيزيك

كارشناسي ارشد

سرمايش مغناطيسي مبتني بر اثر مغناطوگرمايي به‌عنوان جايگزيني پاك و پربازده براي سامانه‌هاي سرمايش تراكمي مطرح شده است و آلياژهاي هويسلر حافظه‌پذير فرومغناطيس پايه Ni-Mn-Sn به‌دليل جفت‌شدگي قوي ميان مغناطيس و ساختار و ارزاني عناصر سازنده، از گزينه‌هاي جذاب اين حوزه‌اند. مرور مطالعات پيشين نشان مي‌دهد كه جانشيني نقره و كروم در جايگاه قلع تركيب Ni₄₇Mn₄₀Sn₁₃ تاكنون بررسي نشده است؛ از اين رو در اين پژوهش دو سري آلياژ Ni₄₇Mn₄₀Sn₁₃₋ₓAgₓ و Ni₄₇Mn₄₀Sn₁₃₋ₓCrₓ به روش آلياژسازي مكانيكي ساخته و پس از بازپخت و سردسازي سريع مشخصه‌يابي شدند. ساختار بلوري با پراش پرتو ايكس و پالايش ريتولد، و رفتار مغناطيسي و مغناطوگرمايي با مغناطش‌سنج نمونه ارتعاشي بررسي شد و تغييرات آنتروپي مغناطيسي از منحني‌هاي مغناطش-دما و با استفاده از روابط ماكسول محاسبه گرديد. نتايج نشان داد كه نمونه‌هاي با غلظت آلايش كم تك‌فاز آستنيت با ساختار مكعبي مرتب L2₁ هستند و با افزايش غلظت، فاز مارتنزيت اورتورومبيك با گروه فضايي Pmma در دماي اتاق پديدار مي‌شود؛ واپيچش اورتورومبيك در سري كروم شديدتر است كه با شعاع اتمي كوچك‌تر آن سازگار است. آلايش در جايگاه قلع دماي گذار ساختاري را به‌شدت به سمت دماي اتاق جابه‌جا مي‌كند، به‌گونه‌اي كه اين دما از 190 كلوين در نمونه بدون آلايش به 268 كلوين در نمونه Ag0/5 و 274 كلوين در نمونه Cr0/75 مي‌رسد. مقايسه دو سري نشان داد كه غلظت الكترون ظرفيت به‌تنهايي توصيف‌كننده كاملي براي رفتار گذار نيست و تفاوت آرايش الكتروني عناصر آلايشي مي‌تواند نقشي مستقل داشته باشد. جدايش شاخه‌هاي ZFC و FC در دماهاي پايين بر برگشت‌ناپذيري مغناطيسي در فاز مارتنزيت دلالت دارد. در بررسي اثر مغناطوگرمايي، نمونه Ag0/5 با بيشينه تغييرات آنتروپي16/19 ژول بر كيلوگرم-كلوين در ميدان 5 تسلا و قله‌اي در 281 كلوين بيش از دو برابر نمونه بدون آلايش پاسخ مي‌دهد، و نمونه Cr0/75 با ظرفيت سردسازي 104/6 ژول بر كيلوگرم بالاترين مقدار اين كميت را دارد. بررسي داده‌ها نشان داد كه ميان شيب جابه‌جايي دماي گذار و بزرگي پاسخ مغناطوگرمايي همبستگي ساده‌اي وجود ندارد و آهنگ تغيير مغناطش با دما، كه به پهناي بازه گذار نيز وابسته است، نقش تعيين‌كننده‌اي دارد. اين نتايج نشان مي‌دهد كه جانشيني كنترل‌شده نقره و كروم در جايگاه قلع مي‌تواند روشي مؤثر براي تنظيم هم‌زمان دماي گذار مارتنزيتي و پاسخ مغناطوگرمايي آلياژهاي Ni-Mn-Sn باشد.

238355

ماده چگال

فيزيك

دانشگاه صنعتي اصفهان