شماره مدرك
21303
شماره راهنما
18235
پديد آورنده
اسلامي، پويا
عنوان
اثر آلايش نقره (Ag) و كروم (Cr) بر ويژگي هاي ساختاري و مغناطوگرمايي آلياژهاي حافظه پذير فرومغناطيس Ni-Mn-Sn
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي
ماده چگال
محل تحصيل
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع
1405
صفحه شمار
هفده،133ص. :مصور،جدول،نمودار
توصيفگر ها
آلياژهاي هويسلر حافظهپذير فرومغناطيس , اثر مغناطوگرمايي , گذار مارتنزيتي , آلياژسازي مكانيكي , شيشه اسپيني
تاريخ ورود اطلاعات
1405/07/13
كتابنامه
كتابنامه
رشته تحصيلي
فيزيك
دانشكده
فيزيك
تاريخ ويرايش اطلاعات
1405/07/20
كد ايرانداك
23256214
چكيده فارسي
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.
چكيده انگليسي
Magnetic refrigeration based on the magnetocaloric effect has emerged as a clean and energy-efficient alternative to conventional vapor-compression cooling, and ferromagnetic shape-memory Ni-Mn-Sn Heusler alloys are attractive candidates in this field owing to the strong coupling between their magnetic and structural degrees of freedom and the low cost of their constituent elements. A survey of the literature shows that substitution of silver and chromi-um at the Sn site of the Ni₄₇Mn₄₀Sn₁₃ compound has not been previously investigated; ac-cordingly, two alloy series, Ni₄₇Mn₄₀Sn₁₃₋ₓAgₓ and Ni₄₇Mn₄₀Sn₁₃₋ₓCrₓ, were prepared by me-chanical alloying and characterized after annealing and rapid quenching. The crystal structure was examined by X-ray diffraction and Rietveld refinement, the magnetic and magnetocalor-ic behavior was studied using a vibrating-sample magnetometer, and the magnetic entropy change was calculated from magnetization–temperature curves using the Maxwell relations. The results showed that samples with low doping levels are single-phase L2₁ ordered cubic austenite, and that with increasing concentration an orthorhombic Pmma martensite phase appears at room temperature; the orthorhombic distortion is more pronounced in the chromi-um series, consistent with the smaller atomic radius of chromium. Substitution at the Sn site shifts the structural transition temperature strongly toward room temperature, rising from 190 K in the undoped sample to 268 K in Ag0.5 and 274 K in Cr0.75. Comparison of the two series indicated that the valence-electron concentration alone is not a complete descriptor of the transition behavior and that the difference in electronic configuration of the doping ele-ments may play an independent role. The divergence of the ZFC and FC branches at low temperature indicates magnetic irreversibility in the martensite phase. In the magnetocaloric study, the Ag0.5 sample exhibited a maximum entropy change of 16.19 J/kg·K at 5 T with a peak at 281 K, more than twice that of the undoped sample, while the Cr0.75 sample showed the highest refrigerant capacity of 104.6 J/kg. The data revealed no simple correlation be-tween the field-induced shift rate of the transition temperature and the magnitude of the mag-netocaloric response; rather, the rate of change of magnetization with temperature, which also depends on the width of the transition interval, plays a decisive role. These results indicate that controlled substitution of silver and chromium at the Sn site can be an effective route for simultaneously tuning the martensitic transition temperature and the magnetocaloric response of Ni-Mn-Sn alloys.
استاد راهنما
پرويز كاملي
استاد مشاور
حسين احمدوند
استاد داور
اسماعيل عبدالحسيني سارسري , حميده شاكري پور