Manyeto yapısal geçişlerde manyetokalorik özellikler üzerine histerezisin etkisi

Abstract

Bu tez çalışmasında, ferrimanyetik Mn2Sb pnictide alaşımında; Cr, Co, Fe elementleri ve bu elementlerin ikili kombinasyonları (Cr-Co, Cr-Fe ve Co-Fe) kullanılarak belirli bir miktarda Mn elementi ile yerdeğiştirilmesi sonucu üretilen yeni alaşımlarda birinci derece antiferromanyetik-ferrimanyetik (AF-FI) faz geçisleri elde edilmistir. Cr, Co ve Fe katkılanan alasımlarda In ve Ga elementleri Sb elementi ile yer degiştirilerek kristal yapıları gelistirilmistir. Tüm alasımların yapısal, manyetik ve manyetokalorik özellikleri, X-ısını kırınımı, mıknatıslanma ölçümleri ve adyabatik sıcaklık ölçümleri ile incelenmisştir. Bu ölçümlerde alasımlarda temel kristallenme Mn2Sb benzeri P4/nmm uzay örügüsüne sahip tetragonal ve yabancı kristallenme P63/mmc uzay örügüsüne sahip MnSb olarak tayin edilmistir. Tetragonal yapının Cr, Co ve Fe elementleri ve ikili kombinasyonları için a parametresinde genel anlamda büyük bir degişim olmadıgı, c parametresinin ise azaldıgı görülmüstür. Bu azalma, Mn-Mn etkilesmelerinde büyük rol oynayarak alasımların birinci derece AF-FI faz geçisi oluşturmasını saglamıştır. Cr, Co ve Fe elementleri ve bunların ikili kombinasyonları ile üretilen alasımlarda; Cr ile In ve Cr ile Ga içeren alasşımlarda In ve Ga elementlerinin alasşım içindeki MnSb kristal yapısını minimuma indirdigi artan Cr miktarınında elde edilen faz geçisini düsük sıcaklıklardan oda sıcaklıgına dogru kaydırdıgı görülmüstür. Benzer şekilde oluşturulan Co ile In ve Co ile Ga katkılı alasımlarda ise Co elementinin alasıma manyetik-cam özelligi kazandırdıgı In elementi ile bu özelligin geliştigi belirlenmiştir. Co ile Ga içeren alasımda ise manyetik-camı özelligine rastlanmamıştır. Fe katkılanan Mn2Sb alasımında elde edilen birinci derece AF-FI faz geçisinde MnSb kristallenmesinin yüksek oranda olusmuştur bununla birlikte In elementinin eklenmesi ile bu faz geçisinin kaybolmaktadır. Cr-Co ikili kombinasyonlarından üretilen alasımlarda elde edilen birinci derece AF-FI faz geçişinde Cr elementinin belirli bir orana kadar arttırılmasının faz geçisşini düsşük sıcaklıklardan oda sıcaklıgı civarında gerçeklesmesine neden oldugu görülmüştür. Birinci derece AF-FI faz geçisi gösteren alaşımların entropi degişimleri hesaplandıgında ters manyetokalorik etki özelligi gösterdikleri belirlenmiştir.Bu alaşımlardan oda sıcaklığı civarında birinci derece AF-FI faz geçişi gösteren alaşımlarda yapılan adyabatik koşullardaki sıcaklık ölçümlerinde yaklaşık olarak 2 K degerinde bir soğuma elde edilmiştir. Alaşımların bu soğutma oranını tekrarlayabilme yetenegini belirlemek için yapılan ölçümlerde, alasım sistemlerinin adyabatik olarak tersinir bir durum gerçeklestirebildiği sonucuna ulasılmıstır.