Fe tabanlı alaşımlarda manyetokalorik etki

Manyetik malzemelerin manyetokalorik özellikleri mühendislik ve teknoloji uygulamaları açısından büyük önem taşımaktadır. Özellikle manyetokalorik etkinin çevre dostu ısıtma ve soğutma teknolojileri ile biyomedikal amaçlı uygulamalarda büyük bir potansiyele sahip olması bilim insanları açısından oldukça dikkat çekici olmakla birlikte; araştırmacılar tarafından deneysel ve teorik olarak yoğun bir şekilde çalışılmaktadır. Nitekim yapılan çalışmaların sahip olduğu bazı sınırlılıklar ile birlikte; yüksek soğutma etkisi açısından sadece büyük manyetik entropi değişiminin değil aynı zamanda soğutma kapasitesinin de soğutma malzemesi olarak uygulamada önemli olduğuna dikkat çekilmiştir. Buna göre, soğutma kapasitesi bakımından, ikinci derece manyetik faz geçişli materyallerin geniş bir sıcaklık aralığında nispeten büyük bir manyetik entropi değişimi gösterdiğinden hareketle, bu çalışmada Fe atomlarının Al, Si, Ga, V, Mo, Nb, W, Zr, Co, Ni, Cr, Mn, Ni gibi bir çok atom ile değiştirilmesi ile Curie sıcaklığının ve manyetokalorik özelliklerin geliştirilmesi amaçlanmaktadır. Bu amaç kapsamında çalışma kapsamında belirtilen stokimetrik oranlarda ve yüksek saflıkta arc melting sistematiği ile hazırlanan Pr2Fe17-xCux (X=0, 0.1, 0.2) ve Pr2Fe17-xTix (x = 0, 0.2, 0.4, 0.6) numunelerinin doğrudan ve dolaylı ölçümleri ile X-ışını kırınımı (XRD), taramalı elektron mikroskopu (SEM) ve manyetisazyon ölçümleri ile yapısal, manyetik ve manyetokalorik özellikleri üzerindeki etkileri incelenerek manyetik soğutma teknoloji uygulamalarına katkı sağlanması hedeflenmektedir. Elde edilen sonuçlar SEM analizleri, numunelerin 0.5μm'den 4μm 'ye kadar güçlü bağ yapmış micron ölçekli parçacıkların düzensiz şekillerinden oluştuğunu gösterirken; EDX analizleri ise tüm örneklerinin tek fazda olduğunu ortaya koymaktadır. Bununla birlikte, tüm numuneler ferromanyetik fazdan paramanyetik faza geçiş göstermektedir. Ayrıca Cu ve Ti eklenen numuneler için Curie sıcaklığı artarken; Cu eklenen numuneler için maksimum entropi değişimi, (x = 0, 0.1, 0.2), sırası ile 5.63, 5.28 ve 4.21 J/kg.K , RCP ise 404.8, 373.6, 288.3 (J/kg) olarak belirlenmiştir. Ti eklenen numuneler için maksimum entropi değişimi, (x=0, 0.2, 0.4, 0.6), sırası ile 5.62, 4.75, 5.18, 4.28 (J/kg.K), RCP ise 455.89, 415.22, 429.93, 362.59 (J/kg) olarak belirlenmiştir. Arrot plot eğrileri ve Landau analizi tüm örneklerin ikinci düzen faz geçişinde olduğunu göstermektedir. Çalışmada elde edilen sonuçlar üretilen numunelerin potansiyel bir manyetik soğutucu malzemesi olduğunu göstermektedir. Anahtar Kelimeler: Manyetokalorik Etki, Manyetik Soğutma, Curie Sıcaklığı, İntermatalik Bileşikler