Tb5Si2-xGe2-xT2x (T=Fe, Mn) alaşımlarının yapısal ve manyetik özelliklerinin incelenmesi
The investigation of structural and magnetic properties of Tb5Si2-xGe2-xT2x (T=Fe, Mn) alloys
Yazar: ERCÜMENT YÜZÜAK
Danışman: PROF. DR. YALÇIN ELERMAN
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2008
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Malzeme sistemleri = Material systems

Özet:
Bu tez çalışmasında, büyük manyetik entropi değişimi gösteren Tb5Si2Ge2 alaşımına Fe ve Mn katkılaması ile faz geçişinin, Curie sıcaklığının ve manyetik entropi değişiminin üzerine etkisi incelenmiştir. Bu bağlamda Tb5Si2-xGe2-xT2x (T=Fe, Mn; 2x=0, 0.005, 0.008, ve 0.1) alaşımları elde edilmiştir. Bütün alaşımlar, alaşımları oluşturan saf elementlerin argon atmosferi altında ark ergitme fırınında, su soğutmalı bakır pota kullanılarak elde edilmiştir. Elde edilen alaşımların kristal yapılarını tespit etmek için X-ışını toz kırınım deneyleri Cu hedefli Rigaku Dmax 2200 toz kırınımmetresi ile yapılmıştır. Manyetik özellikleri belirlenmek için, Quantum Design PPMS kullanılmıştır.X-ışını toz kırınım deneylerine göre, bütün alaşımların oda sıcaklığında monoklinik yapıda (uzay grubu: P1121/a) kristallendiği tespit edilmiştir. Ayrıca, bütün alaşımlarda az miktada yabancı faz (ortorombik, uzay grubu: Pnma) tespit edilmiştir. Si ve Ge yerine Fe girdikçe, birim hücre parametrelerinde hafif azalma gözlenmiştir. Buna karşın, Si ve Ge yerine Mn girdikçe birim hücre parametrelerinde daha çok azalma gözlenmiştir.Mıknatıslanma ölçümlerine göre, Tb5Si2Ge2 alaşımında birinci dereceden bir faz geçişi gözlenmiştir. Si ve Ge yerine Mn girdiğinde birinci derece faz geçişi gözlenmesine rağmen Fe girdiğinde ikinci derece faz geçişi gözlenmiştir. Manyetik soğutma teknolojinde histerisis gözlenmeyen malzemelere ihtiyaç duyulmaktadır. Fe katkılamasıyla histerisis kaybının gözlenmemesi bu alaşımları önemli kılmaktadır. Mn katkılaması ile Tb5Si2Ge2 alaşımlarında bugüne kadar gözlemlenen en yüksek manyetokalorik etki elde edilmiştir

Abstract:
In this work, we have investigated the influence of Fe and Mn doping on Tb5Si2Ge2 material that shows giant magnetic entropy change near the phase transition, Curie temperature and magnetic entropy change.On this context we have produced the Tb5Si2-xGe2-xT2x (T=Fe, Mn; 2x=0, 0.005, 0.008, and 0.1) compounds. All the compounds are produced from pure elements under argon atmosphere with water cooled copper crucible. The crystal structures of compounds are analyzed by using Rigaku Dmax 2200 with Cu target diffractometer. Magnetic properties are determined by using Quantum Design PPMS system.According to x-ray diffraction experiments, all compounds have monoclinic structure (space group:P1121/a) at room temperature. In addition, a small amount of minor orthorhombic phase (space group Pnma) is also observed. Fe substitution for Si and Ge causes a little reduction on unit cell parameters. However Mn doping instead of Si and Ge causes the more reduction on unit cell parameters. Magnetization experiment shows Tb5Si2Ge2 has first order phase transition. Mn doped samples show first order phase transition but Fe doped samples show second order phase transition. In magnetic refrigeration technology it is needed to have hysteresis free materials. Fe doped samples have significant hysteresis losses so this feature makes this compounds important. Moreover Mn doped samples show the maximum magnetocaloric effect value for Tb5Si2Ge2 family.