Hidrojen katkılanmasının amorf ferromanyetik maddelerin manyetik ve manyetoelastik özellikleri üzerine etkisi
Effect of hydrogen charging on the magnetic and magnetoelastic properties of amorphous ferromagnetic alloys
Yazar: VELİ SERKAN KOLAT
Danışman: PROF.DR. SELÇUK ATALAY
İnönü Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2002
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Amorf ferromanyetik maddeler = Amorphous ferromagnetic alloys ; Hidrojen = Hydrogen ; Manyetik özellikler = Magnetic properties ; Manyetoelastik özellikler = Magnetoelastic properties

Özet:
Bu çalışmada, Fe73.5M1Nb3Si13.5B9 (M=Cu,Pt,Ag,Pd,Mn) amorf alaşımının elektrokimyasal, manyetik ve manyetoelastik özellikleri üzerine hidrojen absorplanmasının etkileri incelenmiştir. Melt spinning tekniği kullanılarak üretilmiş numuneler, 4 cm. uzunluğunda ve 0.25 cm. genişliğinde boyutlara sahip olacak şekilde kesilmiştir. Hidrojenleme işlemi, 0.1 g/It AS2O3 (pozitif katalizör) içeren 0.5 M H2SO4 çözeltisi içinde 5-40 dakika ve 10-60 mA akım uygulanarak gerçekleştirilmiştir. Çevirmeli voltamogram eğrileri, BAS100B elektrokimyasal sistem kullanılarak elde edilmiştir. Bu elektrokimyasal ölçümler, üç elektrottu hücrede ve Ag/AgCI referans elektrotu kullanılarak yapılmıştır. 475, 525 ve 575°C 'de bir saat süreyle ısıl işleme tabi tutulan numunelerin yapıları, X-ışınlan kırınım difraktometresi (Rigaku-Radb) kullanılarak incelenmiştir ve hidrojenlemeden sonra amorf numunede yapısal hiçbir değişiklik gözlenememiştir. Manyetizasyon eğrileri (M-H), LakeShore 480 Fluxmetre kullanılarak 50 Hz. 'lik ac alan altında elde edilmiştir. Ayrıca, Young modülünün manyetik alana bağlılığı (AE etki), titreşim reed metodu kullanılarak ölçülmüştür. Bu ölçümde 2 cm serbest uzunluk ve ikinci mod kullanılmıştır ve Young modülünün değeri doyumdaki (Es) değerine normalize edilmiştir. Deneysel sonuçlar, amorf ferromanyetik alaşımlara katkılanan hidrojen atomlarının çok kararsız bir durumda olduğunu göstermiştir. Bundan dolayı, hidroj enlemenin Fe- bazlı amorf alaşımların M-H eğrilerinin şeklini değiştirdiği fakat hidrojen kaçışıyla beraber eğrilerin şeklinin yavaş yavaş eski durumuna yaklaştığı tespit edilmiştir. Buna ilaveten, Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9 alaşımında Cu yerine Pt, Mn, Ag ve Pd katkılanmasının, hidrojen absorpsiyon özellikleri üzerinde önemli bir etkiye sahip olduğu gözlenmiştir. Sonuç olarak, amorf ferromanyetik alaşımlardaki hidrojenin, onların manyetik ve manyetoelastik özellikleri üzerinde önemli değişiklikler meydana getirdiği belirlenmiştir.ANAHTAR KELİMELER : FINEMET, amorf ferromanyetik alaşımlar, nanokristal alaşımlar, hidrojen katkılama, manyetik özellikler, manyetoelastik özellikler, Young modülü.

Abstract:
In this study, the effect of hydrogen absorption on the electrochemical, magnetic and magnetoelastic properties of amorphous Fe73.5M1Nb3Si13.5B9 (M=Cu,Pt,Ag,Pd,Mn) have been investigated. The samples produced by the melt spinning method were cut 4cm long and 0.25 cm width. Hydrogen was charged cathodically for 5-40 minutes with the cathodic current density of 10-60 mA using 0.5 M H2SO4 solution with 0.1 g/İt AS2O3 as a poison. The cyclic polarisation curves were obtained using BAS100B electrochemical system. In the electrochemical measurement three electrodes were used and the potential values were reed with respect to a Ag/AgCl reference electrode. The structure of samples that annealed 475, 525 and 575 °C for 1 hour was investigated using X-ray diffractometer (Rigaku-Radb) system and no charge in amorphous structure before and after hydrogenization was observed. The magnetization (M-H) curves were measured using LakeShore 480 Fluxmeter at ac (50Hz). The magnetic field dependence of Young's modulus (AE effect) was measured by the vibrating read method. The second mode was excited with a free length of 2 cm. The Young's modulus values are normalized to the saturation modulus value (Es). Experimental results reveal that the hydrogen atoms charged in the amorphous ferromagnetic alloys are in a very unstable state. It was found that hydrogenization changes the shape of M-H curves of Fe-based amorphous alloys, but with evolving of hydrogen, M-H curves regains previous shape gradually. In addition, it was also observed that the partial substitution of Pt, Mn, Ag, Pd for Cu in Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9 alloys has a great influence in the hydrogen absorption properties. As a result, it was concluded that hydrogen in amorphous ferromagnetic alloys changes their magnetic and magnetoelastic properties significantly.KEYWORDS : FINEMET, amorphous ferromagnetic alloys, nanocrystalline alloys, hydrogen charging, magnetic properties, magnetoelastic properties, Young's modulus. IV