Fe70Mn30 alaşımına ara-yer elementlerinin katkılanması ve yapısal ve manyetik özelliklerinin incelenmesi

Bu tez çalışması ile karbon arayer elementi eklenmiş Fe70Mn30 Invar alaşımlarının yapısal, elastik ve manyetik özellikleri incelendi. Deney aşamasında, (Fe70Mn30)100-xCx (x=0.02, 0.11, 0.55, and 0.81 at%) alaşımları vakum ark ergitme yöntemi ile üretildi. Bu alaşımların kristal yapıları x-ışını difraktometresinde (XRD) incelendi. Elastik modülüs ölçümleri, rezonans frekanslı sönüm analizi (RFDA) cihazı ile yapıldı. Manyetik özellikleri, süper iletken kuantum girişim cihazı (SQUID) ile ölçüldü. Alaşımların, sıcaklığa bağlı manyetizasyon özelliklerini belirlemek için 1 T manyetik alan uygulanmıştır. Fe70Mn30 alaşımının ve karbon elementi katkılanmış versiyonlarının yapısal değişimleri, sıcaklık ile bağımlı elastisite modülü ve manyetizasyon sonuçları Invar özelliği açısından karşılaştırıldı ve karbon arayer elementinin etkileri değerlendirildi. Yapılan deneyler sonucunda, x-ışını difraktometresinde, % 0.02 ve 0.11 karbon eklentisi olan alaşımlarda yüzey merkezli kübik (fcc) ile birlikte sıkıpaketli hekzagonal (hcp) fazı tespit edilirken, % 0.55 ve 0.81 karbon eklentili olan alaşımlarda yalnızca fcc oluşumu gözlendi. Oda sıcaklığından Neel sıcaklığına kadar elastik modülünün normal metalik davranıştan farklı olarak artış gösterdiği, fakat Neel sıcaklığından sonra paramanyetik bölgede, sıcaklık artışı ile elastik modülünün azaldığı belirlendi. Ayrıca karbon arayer elementinin eklenmesiyle elastik özelliklerde geçişin daha düşük sıcaklıklara kaydığı gözlemlendi. Manyetik özelliğinin Neel sıcaklığına kadar arttığı ve Neel sıcaklığından sonra, % 0.02 ve 0.11 karbon eklentili alaşımların manyetik özelliklerinin azaldığı tespit edildi. % 0.55 ve 0.81 karbon eklentili alaşımlar için Neel sıcaklığından sonra manyetik özelliğinin sabit kaldığı gözlenmiştir. Manyetizasyon deney sonuçları ile, karbon eklentisi arttıkça Neel sıcaklığının azaldığı ve bu sıcaklıkların elastik özelliklerde gözlenen yumuşama sıcaklığına karşılık geldiği tespit edildi. Böylece, karbon eklentisiyle Invar özelliğinin gözlendiği sıcaklık bölgesi oda sıcaklıklarına kadar çekilmiş oldu ve bu da malzemenin oda sıcaklığında ısıl genleşmenin istenmediği uygulama alanları için kullanılabilir olmasını sağlamaktadır.