NiMnSb şekil hatırlamalı alaşım sistemine Mo ve Cr katkılarının elektrik ve manyetik özelliklere etkileri

Bu çalışmada, Ni-Mn bazlı Heusler alaşımlarında Ni yerine Mo ve Cr katkılanmış ve üretilen numunelerin yapısal, elektriksel ve manyetik özellikleri incelenmiştir. İlk olarak Ni50-xMoxMn37Sb13 (x=0,1,3,5 ve 7) ve Ni50-yCryMn37Sb13 (y=0,3,5 ve 7) ferromanyetik (FM) şekil hatırlamalı alaşımları ark-eritme yöntemi ile külçe formda üretildi. İstenilen kristal yapıyı elde edebilmek için numuneler 870 oC' de 24 saat ısıl işleme tabi tutuldu ve ardından buzlu suda soğutuldu. Kristal yapıyı incelemek için XRD analizleri yapıldı. Ölçümlerin yapıldığı oda sıcaklığında x=0, x=1 ve y=3 numunelerinin Martensit fazda olduğu belirlendi. Buna karşılık diğer numunelerin Austenite fazın varlığını gösteren kübik L21 fazında olduğu belirlenmiştir. EDX analizleri B katkılamasının Mn buharlaşmasını engelleme noktasında başarılı olduğunu göstermektedir. Düşük alanda gerçekleştirilen M-T analizleri, numunelerin pre-martertensitik faz dönüşümü sergilediğini açığa çıkarmıştır. 1 T manyetik alanda ölçülen M-T eğrileri ise malzemelerin Martensitik yapısal faz dönüşümü sergilediğini açığa çıkarmıştır. Faz geçiş sıcaklıkları e/a kuralı ile uyumlu olarak hem Mo hem de Cr miktarının artırılmasıyla azalmıştır. Ayrıca artan katkılama miktarı numunelerin manyetizasyonunu artırdı. Manyetik alansız ve 1 T manyetik alan altında gerçekleştirilen ρ-T eğrileri numunelerin Martensitik dönüşüm sergilediğini teyit etmiştir. Manyetik alanın uygulanmasıyla faz geçiş sıcaklıkları azalmıştır. Mo ve Cr katkılaması ile numunelerin özdirençleri kademeli olarak azalmıştır. Düşük sıcaklıklarda antiferromanyetik (AFM) etkileşimlerin varlığını araştırmak için alanlı ve alansız soğutulan numunelerin 5 K' de M-H analizleri yapıldı. Elde edilen sonuçlar düşük sıcaklıklarda AFM ve FM özelliklerin birlikte var olduğunu göstermektedir. Burada, M-H eğrilerinin orijinlerinin kayması Exchange Bias etkisiyle ilişkilendirilmiştir. Arrott-Plot eğrileri yardımıyla faz geçişinin türü belirlendi. As-Af aralığına denk gelen sıcaklıklarda özellikle düşük manyetik alan değerlerinde birinci dereceden yapısal geçişten kaynaklanan negatif eğimli eğriler elde edildi. Farklı sıcaklıklarda ölçülen M-H analizlerinden elde edilen veriler ve Maxwell denklemleri kullanılarak manyetik entropi (∆SM) değerleri hesaplandı. Manyetik soğutmanın etkinliğini belirlemek için ∆SM' nin yanı sıra soğutma kapasitesi (RC), histerezis kaybı (HL) ve etkin soğutma kapasitesi (RCeff) değerleri hesaplandı. Mo katkılı numunelerde en yüksek ∆SM ve RCeff değerleri x=3 numunesinde sırasıyla 2.70 J/kgK ve 19.95 J/kg değerleriyle elde edilmiştir. Cr katkılı numunelerde ise en yüksek ∆SM (4.46 J/kgK) ve RCeff (13.53 J/kg) değerleri y=5 örneğinde elde edilmiştir.