توصيفگر ها :
آلياژهاي آنتروپي بالا , آلياژهاي آنتروپي بالا , تفجوشي به كمك قوس پلاسما , خواص مغناطيسي
چكيده فارسي :
هدف از انجام اين پژوهش توسعه آلياژهاي آنتروپي بالا به¬منظور دستيابي به آلياژهايي با مغناطش اشباع بالاتر و ميدان وادارندگي كمتر جهت استفاده براي كاربردهاي مختلف مي¬باشد. در راستاي دستيابي به اين هدف، در ابتدا با استفاده از مدل¬هاي ترموديناميكي و اطلاعات موجود در مراجع، سيستم آلياژي NiFe به عنوان سيستم پايه انتخاب شد و تلاش شد تا اثر هر يك از عناصر Mn، Co، Al و Sn بر خواص اين آلياژ ارزيابي شود. به منظور رسيدن به محلول جامد در آلياژهاي آنتروپي بالا از آلياژسازي مكانيكي و تفجوشي به كمك قوس پلاسما استفاده گرديد. جهت بررسي مورفولوژي، ساختار نمونه¬ها و خواص مغناطيسي از دستگاه پراش پرتو ايكس، ميكروسكوپ الكتروني روبشي و مغناطش سنج ارتعاشي استفاده شد. براي تهيه نمونه¬ها، پس از ده ساعت آسيا¬كاري، آلياژ در دماي 950 درجه سانتي گراد تفجوشي شد و مراحل تشكيل محلول جامد از آلياژ دوجزئي NiFe تا سيستم¬هاي آلياژي پنج جزئي NiFeMnCoAl و NiFeMnCoSn به صورت دقيق بررسي گرديد. در هر دو سيستم آلياژي NiFe و NiFeMn پس از تفجوشي به كمك قوس پلاسما، محلول جامد FCC تشكيل شد با اين تفاوت كه آلياژ NiFe رفتار فرومغناطيس با مغناطش اشباع emu/g 144 دارد درحالي كه سيستم آلياژي NiFeMn به علت كاهش درصد اتمي عناصر مغناطيسي و تبادلات بين اتمي آنتي فرومغناطيس كه ناشي از وجو عنصر منگنز است، رفتار پارامغناطيس از خود نشان مي¬دهد. سيستم آلياژي NiFeMnCo پس از تفجوشي داراي ساختار FCC بوده و داراي مغناطش اشباع emu/g 3/106 است. علت رفتار فرومغناطيسي نرم در اين آلياژ، وجود عنصر كبالت با ميانگين گشتاور مغناطيسي 7/1 مگنتون بوهر و مغناطش اشباع emu/g 165 است. با اضافه شدن عنصر آلومينيوم به آلياژ چهار جزئي، فاز BCC جايگزين فاز FCC مي¬گردد. رفتار خوب مغناطيسي فاز BCC موجب افزايش مغناطش اين آلياژ نسبت به آلياژ NiFeMnCo مي¬شود و مغناطش اشباع را به emu/g 5/140 مي¬رساند. همچنين به علت تشكيل محلول جامد تك فاز BCC، نيروي وادارندگي اين سيستم آلياژي Oe 4/18 مي¬شود. اضافه شدن عنصر قلع به آلياژ NiFeMnCo ، پارامترهاي ترموديناميكي اين آلياژ را به سمت آنتروپي بالا هدايت كرده ولي به علت تشكيل فازهاي بين¬فلزي، مغناطش اشباع به emu/g 3/84 رسيد. نيروي وادارندگي سيستم آلياژي NiFeMnCoSn، Oe 8/38 است كه به علت وجود تركيبات بين¬فلزي به عنوان موانع حركت¬ حوزه¬هاي مغناطيسي مي¬باشد.
چكيده انگليسي :
The aim of this research is to develop high-entropy alloys (HEAs) to achieve alloys with suitable magnetic properties for various applications. To achieve this goal, the NiFe alloy system was initially selected as the base system using thermodynamic models and reference data. The effects of elements such as Mn, Co, Al, and Sn on the properties of this alloy were evaluated. Mechanical alloying and plasma arc sintering were employed to achieve solid solutions in high-entropy alloys. X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), and vibrating sample magnetometer (VSM) were used to investigate the morphology, structure, and magnetic properties of the samples. After 10 hours of milling, the alloy was sintered at 950°C, and the formation of solid solutions from the binary NiFe alloy to the five-component NiFeMnCoAl and NiFeMnCoSn systems was thoroughly examined. In both the NiFe and NiFeMn systems, a face-centered cubic (FCC) solid solution formed after plasma arc sintering. However, the NiFe alloy exhibited ferromagnetic behavior with a saturation magnetization of 144 emu/g, while the NiFeMn system showed paramagnetic behavior due to the reduction in the atomic percentage of magnetic elements and antiferromagnetic interactions caused by the presence of manganese. The NiFeMnCo alloy system, after sintering, exhibited an FCC structure with a saturation magnetization of 106.3 emu/g. The soft ferromagnetic behavior of this alloy is attributed to the presence of cobalt, which has an average magnetic moment of 1.7 Bohr magnetons and a saturation magnetization of 165 emu/g. With the addition of aluminum to the four-component alloy, the body-centered cubic (BCC) phase replaced the FCC phase. The favorable magnetic behavior of the BCC phase increased the saturation magnetization of this alloy compared to the NiFeMnCo alloy, reaching 140.5 emu/g. Additionally, due to the formation of a single-phase BCC solid solution, the coercive field of this alloy system was 18.4 Oe. The addition of tin to the NiFeMnCo alloy directed the thermodynamic parameters toward high entropy; however, due to the formation of intermetallic phases, the saturation magnetization decreased to 84.3 emu/g. The coercive field of the NiFeMnCoSn alloy system was 38.8 Oe, attributed to the presence of intermetallic compounds acting as barriers to magnetic domain movement.
