Al katkılı Nd-Fe-B alaşımının üretimi ve karakterizasyonu

Yapılan bu çalışmada; vakum ark ergitme yöntemiyle üretilen katkısız Nd14Fe81B5 ve Al katkılı Nd14-xFe81AlxB5 (x=1, 2, 3, 4, 5) kompozisyonlarına sahip Nd-Fe-B esaslı alaşımlar farklı ısıl işlem sıcaklıkları altında malzemenin manyetik özelliklerine, mikroyapısına ve korozyon direncine etkisi incelenmiştir. Sistematik bir çalışma yapılarak, Nd-Fe-B esaslı alaşımları üzerinde hem katkı miktarının etkisi hem de sıcaklık etkisinin detaylı bir şekilde incelenmesi amaçlanmıştır. Numunelerin XRD faz analizinde genel olarak yer alan fazlar Nd2Fe14B ve demir fazlarıdır. Katkısız numunelerde ve 900 ºC'de ısıl işlem uygulanmış Nd11Fe81Al3B5 numunelerinde ise bu iki fazın yanı sıra Nd2Fe17 fazı bulunmaktadır. Diğer numunelerden farklı olarak 900 ºC'de ısıl işlem uygulanmış Nd9Fe81Al5B5 numunesinde faz dönüşümü meydana gelmiştir. Bu numunede Nd2Fe14B fazı, Nd2Fe15Al2 fazına dönüşmüştür. Numunelerin manyetik özellikleri, titreşimli örnek manyetometre (VSM) cihazı ile elde edilmiştir. Numunelerin manyetik özellikleri, bileşimlerin kompozisyonuna ve yapılan ısıl işlemlere göre değişkenlik göstermektedir. Numunelere ısıl işlem uygulanmasıyla birlikte özellikle zorlayıcı alan (Hc) değerleri ile birlikte manyetik özelliklerde (zorlayıcı alan (Hc), kalıcı mıknatıslanma (Br) ve en yüksek manyetizasyon değerinde (B) ) artış görülmektedir. Ayrıca uygulanan farklı ısıl işlem sıcaklık değerlerinde, Al katkısının manyetik özelliklere etkisi değişkenlik göstermektedir. Isıl işlem uygulanmamış numunelerde Al katkısıyla numunelerin en yüksek B değerleri genel olarak orantılı bir şekilde artış eğilimindedir. 700 ºC'de ısıl işlem uygulanmış numunelerde Al katkısı arttıkça en yüksek B ve Br artarken, 900 ºC'de ısıl işlem uygulanmış numunelerde ise katkı miktarıyla birlikte en yüksek B değerlerinin giderek azaldığı görülmektedir. Sadece 900 ºC'de ısıl işlem uygulanmış Nd9Fe81Al5B5 numunesinin en yüksek B değeri düşme eğilimi göstermektedir. Numunelerin Curie sıcaklıklarının, Al katkı miktarının artmasından itibaren düştüğü görülmektedir. Numunelerin mikroyapı görüntüleri taramalı elektron mikroskobu (SEM) cihazı ile EDS analizleri ise SEM cihazının geri saçılımlı elektron (BSE) modunda elde edilmiştir. Numunelerin mikroyapı görüntülerinde, ısıl işlem uygulanmasıyla koyu renkle görünen uzun Fe tanelerinin yerine yer yer dairesel yer yer de daha kısa tanelerin oluştuğu gözlenmiştir. Al katkısıyla birlikte uzunlamasına Fe yönünden zengin tanelerin oluştuğu, katkı miktarının artması sonucunda ise uzunlamasına tanelerin boyutunun daha da arttığı gözlenmiştir. Numunelerin korozyon dirençlerinin incelenmesi, 120 ºC'de hava atmosferinde 25 güne kadar numunelerin kütle kaybı ölçümü yapılarak gerçekleştirilmiştir. Kütle kaybı sadece 10 ve 15. günlerde 900 ºC'de ısıl işlem uygulanmış katkısız Nd14Fe81B5 alaşımında meydana gelmiştir. Bu malzemede yaşanan kütle kaybının sebebi ise malzemenin gevrek oluşundan ötürü kırılmasından kaynaklanmaktadır.