Ni-Mn-In alaşımında atomik kompozisyonun malzemenin kristal yapısı ve manyetik özelliklerine etkisi

Son yıllarda Ni-Mn tabanlı Ni50Mn45In5 Heusler alaşımında yeni bir manyetik özellik gözlenmiştir. Ni50Mn45In5 alaşımı, 0,5-4 T aralığında manyetik alan uygulanarak, 600-750 K sıcaklıklarda tavlandığında, alaşım içinde kristal simetrileri ve manyetik özellikleri farklı olan iki fazın oluştuğu belirlenmiştir. Bu fazların oluşmasında martenzitik ve inter-martenzitik faz geçişleri etkin olmaktadır. Yüksek sıcaklıkta simetrik olan kübik L21 yapısı sıcaklığın düşürülmesiyle simetrik olmayan tetragonal L10 yapısına ya da modüle 5M, 7M yapılarına dönüşür ve bu dönüşüm martenzitik faz geçişi olarak adlandırılır. Hem martenzitik faz geçişi hem de inter-martenzitik faz geçişleri Heusler alaşımlarının karakteristik özelliğidir. Bu tez çalışmasında, NixMnyInz alaşım sisteminde martenzitik ve inter-martenzitik faz geçişlerini deneysel olarak incelemek amacıyla, atomik konsantrasyonları 49,39 ≤ x ≤ 50,26, 32,60 ≤ y ≤ 42,85 ve 7,63 ≤ z ≤17,20 aralıklarında olan polikristal örnekler hazırlandı. Söz konusu faz geçişlerini anlamak için sıcaklığın fonksiyonu olarak x-ışını kırınımı (XRD), mıknatıslanma (M) ve elektriksel direnç (R) ölçümleri yapıldı. 110-300 K aralığında seçilen sıcaklıklarda ölçülen XRD desenlerine Rietveld yapı arıtımı uygulanarak NixMnyInz alaşım örneklerinin kristal yapıların örgü parametreleri belirlendi. Örnekler manyetik alan altında soğutulurken (FC) ve ısıtılırken (FW) 10-380 K sıcaklık aralığında ölçülen mıknatıslanma-sıcaklık (M(T)) ve direnç-sıcaklık (R(T)) eğrilerinde martenzitik faz geçişinin karakteristiği olan histerezis gözlendi. Bu deneysel verilerden martenzitik faz geçişinin başlangıç (MS) ve bitiş (MF) sıcaklıkları ile ferromanyetik (FM)  anti-ferromanyetik (AFM) faz geçiş sıcaklıkları belirlendi. Histerezis eğrilerinin yorumlanmasında alaşım içinde AFM ve FM etkileşmeler dikkate alındı. M(T) ve R(T) ölçümlerinden elde edilen sonuçlar birlikte değerlendirilerek, NixMnyInz alaşımlarının faz diyagramı oluşturuldu. Bu faz diyagramında alaşımın değerlik elektronu sayısına (e/a değeri) bağlı L10, 5M, 7M yapılarını içeren bölgeler sıcaklığın fonksiyonu olarak belirlendi. Yüksek sıcaklıklarda kübik yapıda olan bu alaşımlar, sıcaklığın azalmasıyla yarı-kararlı olan 5M veya 7M yapılarına dönüşürler ve sıcaklığın daha da azalmasıyla L10 tetragonal yapıya dönüşür. NixMnyInz Heusler alaşımları için oluşturulan faz diyagramı daha önce Ni50Mn50-xGax ve Ni50Mn50-xSnx alaşımları için literatürde yayımlanan faz diyagramları ile karşılaştırıldı.