Nanoyapıdaki Ni50Mn34-xCuxIn16 (x= 1.3, 1.5) Heusler 
alaşımlarının manyetik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of magnetic properties of nanostructured Ni50Mn34-xCuxIn16 (x= 1.3, 1.5 ) Heusler alloys
Yazar: SEVDA YILDIRIM
Danışman: PROF. DR. M. RECAİ ELLİALTIOĞLU
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Nanoteknoloji ve Nanotıp Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Yapılan tez çalışmasında, hem hacimsel hem de şerit formunda elde edilen               Ni50Mn34-xCuxIn16 (x = 1.3 ve 1.5) Heusler alaşımlarının yapısal ve manyetik özelliklerinin deneysel olarak incelenmesi ve manyetik özelliklerinin sonuçlarına göre manyetokalorik özelliklerin incelenmesi amaçlanmaktadır. Ni50Mn34In16 Heusler alaşımına, Mn atomu yerine Cu atomu katkılaması ile alaşımın mıknatıslanma değerinin artması ve yapısal geçiş sıcaklıklarının oda sıcaklığı civarına yükselmesi beklenmektedir. Hacimsel alaşımlar, alaşımları oluşturan saf elementlerin argon içeren atmosferde ark eritme fırınında, su soğutmalı bakır pota kullanılarak elde edilmiştir. 'Melt spinning' yöntemi ile elde edilen şerit alaşımların kompozisyon analizi Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), Enerji Dağılımlı x-ışını Spektrometresi (EDX) ile yapılmıştır. Hacimsel alaşımların kristal yapılarını tespit etmek icin X-ışını toz kırınım deneyleri oda sıcaklığında, Cu kaynaklı Rigaku Smartlab x-ışını kırınımmetresi ve Mo Kα kaynaklı Rigaku D-Max 2200 x-ışını kırınımmetresi ile yapılmıştır. Örneklerin manyetik özelliklerin belirlenmesi için Quantum Design Fiziksel Özellikler Ölçüm Sistemi (PPMS) kullanılmıştır. Ayrıca şerit örneklerin yapısal ve manyetik karakterizasyonu Atomik Kuvvet Mikroskobu (AFM) ve Manyetik Kuvvet Mikroskobu (MFM) ile yapılmıştır.
X-ışını kırınım deneylerine göre, hacimsel örneklerin oda sıcaklığında kübik yapıda (uzay grubu: F m -3 m) kristallendiği tespit edilmiştir ve artan Cu katkısı ile örgü sabitinde küçük bir artış olduğu gözlenmiştir.
Atomik kuvvet mikroskobu ölçümlerinde, Ni50Mn32.5Cu1.5In16 şerit örneği için parçacık büyüklüğünün, ortalama 74 nm olduğu gözlenmiştir ve Ni50Mn32.7Cu1.3In16 ile Ni50Mn32.5Cu1.5In16 şerit örneklerinin pürüzlülük durumları artan Cu miktarı ile doğru orantılı olarak, ortalama pürüzlülük değerinin azaldığı belirlenmiştir.
Hacimsel ve şerit örneklerin mıknatıslanma ölçümlerine göre, alaşımlarda hem yapısal hem de manyetik faz geçişi gözlenmiştir. Hacimsel örneklerde artan Cu miktarı ile yapısal geçiş sıcaklıkları artarken, doyum mıknatıslanması değerinde azalma gözlenmiştir. Hacimsel örneklerin mıknatıslanma ölçümlerinden yola çıkılarak hesaplanan en büyük manyetik entropi değişimi, Ni50Mn32.7Cu1.3In16 alaşımında 7 T manyetik alan altında 260 K civarında yaklaşık 47 J.kg-1.K-1 olarak bulunmuştur. 
Şerit örneklerin mıknatıslanma ölçümlerinde ise, Ni50Mn32.7Cu1.3In16 şerit örneğinin doyum mıknatıslanması diğer hacimsel örneklere ve Ni50Mn32.5Cu1.5In16 şerit örneğine göre çok daha küçük değerde elde edilmiştir. Ni50Mn32.5Cu1.5In16 şerit örneğinde,  hacimsel örneğe kıyasla yapısal geçiş sıcaklıklarının daha düşük sıcaklıklara kaydığı ve manyetik entropi değerinin azaldığı gözlenmiştir. Ni50Mn32.5Cu1.5In16 şerit örneğinin manyetik kuvvet mikroskobu ölçümlerinden manyetik bölgecik genişliği yaklaşık 184 nm olarak bulunmuştur.

Abstract:
The aim of this study is to examine structural and magnetic properties of       Ni50Mn34-xCuxIn16 (x = 1.3 and 1.5) Heusler alloys obtained for both bulk and ribbon and the magnetocaloric properties based on the  results of the magnetic characteristics. It is expected that the magnetization and the martensitic transition temperatures increases if Ni50Mn34In16 Heusler alloy is doped with Cu atom replacing Mn atom. Bulk samples are produced from pure elements under argon atmosphere with water cooled copper crucible. Ribbon samples are produced in melt spinner system. The compositions of the bulk alloys are determined by using Scanning Electron Microscopy (SEM), EDX unit. The crystal structures of compounds are analyzed by using Rigaku Smartlab diffractometer with Cu radiation and Rigaku D-max 2200 diffractometer with Mo Kα radiation at room temperature. To find out the magnetic characteristics, Quantum Design Physical Properties Measurement System (PPMS) has been used. The structural and magnetic properties of the ribbon samples are performed by using Atomic Force Microscopy (AFM) and Magnetic Force Microscopy (MFM).
According to x-ray diffraction experiments, bulk compounds have cubic structure (space group: F m -3 m) at room temperature and it has been observed that the Cu contribution has led to an increase in the unit cell parameter. 
By using atomic force microscopy, the approximate particle size is found to be 74 nm for Ni50Mn32.5Cu1.5In16 sample. According to the results of the rigidity analysis of the ribbon samples such as Ni50Mn32.7Cu1.3In16 and Ni50Mn32.5Cu1.5In16, the increasing of Cu has led to a decrease in the average porosity values. 
According to the results of the magnetic measurements for the bulk and ribbon samples, it has been observed that the alloys show both structural and magnetic phase transitions. For the bulk samples, the structural transition temperature increases with the increasing Cu concentration while it has been observed that the saturated magnetic values decreased. Based on the results of the magnetic measurements of the samples, the largest magnetic entropy change has been found for the Ni50Mn32.7Cu1.3In16 alloy. The magnetic entropy change for this alloy found to be about 47 J.kg-1.K-1 in a magnetic field of 7 T at 260 K.
As for the magnetic measurements done on the ribbon samples, it has been observed that the saturated magnetization of the ribbon sample of  Ni50Mn32.7Cu1.3In16 have been smaller than that of the bulk samples and the ribbon sample of Ni50Mn32.5Cu1.5In16. The structural transition temperature and magnetic entropy change for Ni50Mn32.5Cu1.5In16 ribbon sample were found to be lower than that of Ni50Mn32.5Cu1.5In16 bulk sample. According to the results of the magnetic force microscope measurements, the approximate magnetic domain size of the ribbon sample of Ni50Mn32.5Cu1.5In16 was obtained as 184 nm.