Gd5Si2-yGe2-yGa2y alaşımının yapısal ve manyetik özelliklerinin incelenmesi
The investigation of structural and properties of Gd5Si2-yGe2-yGa2y alloy
Yazar: SEDA AKSOY
Danışman: PROF.DR. YALÇIN ELERMAN
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2006
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
ÖZETYüksek Lisans TeziGd5Si2-yGe2-yGa2y Alaşımının Yapısal ve Manyetik Özelliklerinin ncelenmesiSeda AKSOYAnkara ÜniversitesiFen Bilimleri EnstitüsüFizik Mühendisliği Anabilim DalıDanışman: Prof. Dr. Yalçın ELERMANBu tez çalışmasında, manyetokalorik etki gösteren Gd'un manyetik özellikleri incelendiktensonra, Gd5Si2-yGe2-yGa2y alaşımları, 2y=0, 0.03, 0.05, 0.07, 0.13 değerlerinde hazırlanarak, Gakatkılamasının faz geçişine, Curie sıcaklığına ve manyetik entropi değişimine etkisiincelenmiştir. Bütün alaşımlar, alaşımları oluşturan saf elementlerin argon atmosferi altında arkfırınında, su soğutmalı bakır pota içinde ergitilmesi ile elde edilmiştir. X-ışını toz kırınım deneyi,CoKÎ± hedefli Panalytical X'Pert Pro modelindeki toz kırınımmetresinde yapılmıştır. Manyetikve ısıl özelliklerin ölçümü için Quantum Design PPMS ve yapısal geçişin belirlenmesi için TAInstrument DSC2920 kullanılmıştır.X-ışını kırınım deneylerinden, Gd5Si2Ge2 bileşiğinin, P1121/a uzay grubunda monoklinik yapıdakristallendiği görülmüştür. Ga katkılanmış bütün alaşımların Pnma uzay grubunda ortorombikkristal yapıda kristallendiği görülmüştür. Tüm alaşımlarda, P1121/a uzay grubunda monoklinikkristal yapı, ikincil faz olarak görülmektedir. Si ve Ge yerine Ga girdikçe, birim hücreparametrelerinde değişim gözlenmemiştir.Gd5Si2Ge2'nin mıknatıslanma ölçümleri sonucunda, tavlama sonrası birinci dereceden manyetikfaz geçişi gözlenmiştir. 2y=0.03 örneğinde birinci dereceden yapısal geçiş korunurken, dahayüksek miktarda Ga katkılanan örneklerde, tavlama sonrası yalnızca ikinci dereceden manyetikfaz geçişi görülmektedir. Bu ölçümler sonucunda manyetik geçiş sıcaklığında değişimgözlenmemiştir. Gd5Si2Ge2 bileşiğinin, manyetik entropi değişimi tavlandıktan sonra atmıştır.Bileşikteki Ga miktarı arttıkça, mutlak manyetik entropi değişiminin 5T manyetik alandakibüyüklüğü azalmaktadır. 2y=0 ve 2y=0.05 örnekleri için sıcaklığa bağlı ısı kapasitesi ölçümüyapılmıştır. Isı kapasitesinin değerinin, Gd5Si2Ge2 bileşiğine Ga katkılanınca arttığı ve sıcaklıkdeğişiminin azaldığı görülmektedir.Bu çalışmada elde edilen sonuçlar; literatürdeki sonuçlarla karşılaştırmalı olarak verilmiştir.2006, 90 sayfaAnahtar Kelimeler: Manyetokalorik Etki, Manyetik Entropi Değişimi, Manyetik Soğutucular,Gd5Si2Ge2

Abstract:
ABSTRACTMaster ThesisThe Investigation of Structural and Magnetic Properties of Gd5Si2-yGe2-yGa2y AlloySeda AKSOYAnkara UniversityGraduate school of Natural and Applied ScienceDepartment of Engineering PhysicsSupervisor: Prof. Dr. Yalçın ELERMANThe influence of Ga alloying on the phase transition, Curie temperature and magnetic entropychange have been investigated in Gd5Si2-yGe2-yGa2y alloys. The samples were prepared for 2y=0,0.03, 0.05, 0.07 and 0.13, and the magnetocaloric effect was measured. All alloys were preparedwith stoichiometric amounts of the pure constituting elements in an arc melting furnace in argonatmosphere on a water cooled copper hearth. X-ray powder diffraction studies have been doneby using Panalytical X?Pert Pro diffractometer with CoKÎ± radiation. The magnetic and heatcapacity properties have been measured by PPMS. TA Instrument, DSC2920 has been used todetermine of the structural transitions.The x-ray diffraction studies have shown that Gd5Si2Ge2 alloy crystallizes in the monoclinicstructure in space group P1121/a. The Ga-doped alloys have crystallized in the orthorombiccrystal structure in space group Pnma. The monoclinic crystal structure with P1121/a spacegroup have been observed as a secondary phase in all alloys. The lattice parameters havechanged slightly by substitution of Ga atom for Si and Ge atoms.As a result of magnetization measurements, first order magnetic phase transition has beenobserved on heat treated Gd5Si2Ge2,. First order magnetic phase transition has been conserved.inthe 2y=0.03 sample In samples having higher Ga concentration only the second order magneticphase transition was displayed. Consequently, no change in magnetic transition temperature wasobserved. In the Gd5Si2Ge2 alloy, magnetic entropy change was observed to increase after heattreatment. Increasing the Ga concentration has resulted in decreasing the magnitude of absolutemagnetic entropy change at 5T. The temperature dependance of heat capacity measurementswere carried out for 2y=0 and 2y=0.05 alloys. It has been observed that the maximum heatcapacity value is decreased with alloying Ga in Gd5Si2Ge2 alloy.In this study, all the results that had been obtained, has been given by comparing with literaturevalues.2006, 90 pagesKey Words : Magnetocaloric Effect, Magnetic Entropy Change, Magnetic Refrigeration,Gd5Si2Ge2