Nikel ve Kobalt Tabanlı Heusler Alaşımlarının Manyetik, Isısal, Elektriksel ve Manyetokalorik Özelliklerinin İncelenmesi

Abstract

?Nikel ve Cobalt Tabanlı Heusler Alaşımlarının Manyetik, Isısal ve Manyetokalorik Özelliklerinin İncelenmesi? adlı tez çalışmasında amaç Fe ve Cr katkılamalarının CoMnFeGe ve CoMnCrGe sistemlerinin manyetik, ısısal ve magnetokalorik özelliklerine etkilerini araştırmaktır. Fe ve Cr katkılamalarının amacı bu sistemlerin sahip oldukları yapısal ve manyetik faz geçiş sıcaklıklarını ayarlamaktır. Yapısal ve manyetik faz geçiş sıcaklıklarının birbirine yakın olduğu ve bir arada meydana geldiği durumlarda devasa manyetokalorik etki gözlemlenmektedir.Elde edilen tüm alaşımların yapısal ve manyetik özellikleri incelenmiştir. Yapısal karakterizasyon çalışmaları sonucunda, tüm alaşımlarda alçak sıcaklık ortorombik (Pnma) yapıdan, yüksek sıcaklık hekzagonal (P63/mmc) yapıya yapısal faz geçişi gözlemlenmiştir. Mıknatıslanma ölçümleri ile tüm alaşımların ferromanyetik-paramanyetik manyetik faz geçişine sahip olduğu görülmüştür.Yapılan ölçümler, Cr katkılamalı örneklerde meydana gelen yapısal ve manyetik faz geçişlerinin, oldukça farklı sıcaklıklarda meydana geldiğini göstermektedir. Fe katkılamalı alaşımlarda ise yapısal ve manyetik faz geçiş sıcaklıkları birbirine çok yakın sıcaklıklarda ve bir arada meydana gelmektedir. Bu nedenle, Fe katkılamalı alaşımlarda, devasa manyetokalorik etki gözlemlenmiştir.Mıknatıslanma ölçümlerinden yola çıkarak hesaplanan manyetik entropi değişim değerlerinin en büyüğü CoMnFeGe-III alaşımında bulunmuştur. Bu alaşımın, 7 Tesla manyetik alan altındaki manyetik entropi değişim değeri 25.4 J kg-1 K-1 `dir. Bu değer, bu zamana kadar yapılan çalışmalarda elde edilmiş en büyük manyetik entropi değişim değeridir.Bu tez çalışmasının başında amacımız, saf CoMnGe sitemine Fe ve Cr katkılaması ile yapısal ve manyetik faz geçiş sıcaklıkları ayarlayarak manyetokalorik etkiyi arttırmaktır. Yapılan çalışmalar, Fe katkılamalı sistem için başarıya ulaşıldığı göstermektedir.

This research entitled ?Magnetic, Thermal and Magnetocaloric Properties of Cobalt Based Heusler Alloys? aims to investigate the effect of Fe and Cr doping on magnetic, thermal and magnetocaloric properties of the CoMnFeGe and CoMnCrGe system. The purpose of Fe and Cr doping is to tune the structural and magnetic phase transition temperatures of these systems. If structural and magnetic phase transition temperatures are near or coincide to each other, a giant magnetocaloric effect is observed.For all studied alloys, structural and magnetic properties are investigated. According to structural characterization studies, a structural phase transition is observed from a low temperature(s) ortorombic (Pnma) structure to a high temperature(s) hexagonal (P63/mmc) phase in all studied alloys. Magnetization experiments reveal that all these alloys have a magnetic phase transition from the ferromagnetic phase to paramagnetic phase.Structural and magnetic measurements indicated that structural and magnetic phase transitions of Cr doping alloys occurred at distinctly different temperatures. However, for Fe doping alloys, the structural and magnetic phase transitions almost coincide leading to the giant magnetocaloric effect.The magnetocaloric effect calculated from magnetization data shows that CoMnFeGe-III has the highest magnetocaloric effect value reported so far. The calculated magnetic entropy change of CoMnFeGe-III is 25.4 J kg-1 K-1 at 7 T magnetic field.At the beginning of this dissertation, we have aimed to increase the magnetocaloric effect by tuning the structural and magnetic transition temperatures with Fe and Cr doping on CoMnGe pure system. The experimental results exhibit that we have achieved our goal for the Fe doped system.