Yüksek teknoloji ürünü malzemelerin magnetik karakterizasyonu
Characterization of advanced magnetic materials
- Tez No: 170290
- Danışmanlar: DOÇ.DR. ALİ GENCER
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: AC Alınganlık, Direnç, X-ışım toz kırınımı (XRD), Diferansiyel Taramalı Kalorimetre (DSC), manyetik malzemeler, intermetalik bileşik, manyetik faz geçişi, Süperiletkenlik, BSCCO, AC Susceptibility, Resistivity, X-ray powder diffraction, Diferantial scanning calorimetry(DSC), magnetic materials, intermetallic compounds, magnetic phase transition, Superconductivity, BSCCO IV
- Yıl: 2005
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Ankara Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
ÖZET Doktora Tezi YÜKSEK TEKNOLOJİ ÜRÜNÜ MALZEMELERİN MAGNETİK KARAKTERÎZASYONU Ahmet KILIÇ Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fizik Anabilim Dalı Danışman : Doç. Dr. Ali GENCER Bu tez çalışmasında, teknolojik potansiyel kullanıma sahip RT2X2 (R=Nadir toprak elementleri, T=3d geçiş metalleri, X= p elektron metalleri) kompozisyonundaki Prı.xGdxMn2Ge2, Gdı.xPrxMn2Si2, Smı_xGdxMn2Si2, PrMr^Ge^Si*, LaMn2.xMxSi2 (M=Fe, Cu, Co) (0<x<l) bileşikleri ve Gümüş(Ag) Kılıflı-kılıfsız BSCCO(2223) yüksek sıcaklık süperiletken malzemelerin yapısal ve magnetik karakterizasyonu X-ışını toz kırınım (XRD), taramalı elektron mikroskop (SEM), diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC), AC Direnç ve AC Magnetik Alınganlık ölçme teknikleri ile yapıldı. RT2X2 bileşikleri, argon atmosferi altında eritme yöntemi kullanılarak ark ve indüksiyon fırınınlarında üretildi. Yapısal karakterizasyon çaklışmaları ile, bu bileşiklerin I4/mmm uzay grubu ve tetragonal ThC^Sir-tipi yapıya sahip olduğu belirlendi. Ayrıca x değerine göre birim hücre parametreleri ve birim hücre hacmi tespit edildi. Bu bileşikler, düzlem içi Mn-Mn uzaklığı R-Mn-Mn 'a ^aSu olarak antiferromanyetik, ferrimanyetik, ferromanyetik ve karışık manyetik özellikler gösterdi. Ele alman 7 farklı numune grubunda öncelikle R grubu değiştirilerek Prı_xGdxMn2Ge2, Gdı“xPrxMn2Si2, Smı.xGdxMn2Si2 elde edilen malzemelerde kritik olan Mn-Mn uzaklıkları XRD yöntemi ile tespit edildi. Manyetik geçişler açısından stokiyometrik oran x'in bir fonksiyonu olan Mn-Mn uzaklığının yine önemli bir faktör olduğu gözlenmiştir. Bu ilk üç farklı malzeme grubunda temel amaç, farklı R elementi seçimi ile kritik Mn-Mn uzaklığının tespit edilmesiyle, deneysel olarak belirlenecek manyetik davranışın tespit edilmesine çalışılmasıdır. Bu grubun ilk numunesinde yeniden geçişli ferrimanyetizma bulunmuştur. Diğer ikisinde ise spinlerin yeniden yönelim sıcaklıkları bulunmuştur ve ayrıntılı sayısalbulgular tezin metni içerisinde yer almaktadır. Malzeme grubunda X elementinde Ge-Si yerdeğişmesiyle elde edilen PrMn2Ge2.xSix numunesinde sergilenen manyetik geçişler için yine Mn-Mn uzaklığının kritik olduğu belirlendi. Benzer davranış T elementinin yerdeğiştirmesi ile elde edilen LaMn2.xMxSi2 (M=Fe, Cu, Co) üç farklı malzeme grubunda da araştırılmıştır. Burada Mn yerine bu bileşiklerde manyetik momente sahip olmayan yakın komşuları ile üretilmiştir. Bu yakın komşuların katkılanmasında ferromanyetizma ve antiferromanyetizmanın bir arada bulunduğu karışık bir faz ilk defa tespit edildi. Manyetik karakterizasyon çalışmalarında sonuç olarak, magnetik faz geçiş sıcaklıkları ile T-x magnetik faz diyagramları belirlenmiştir. Bu malzeme gruplarının çeşitli şartlar altında değişik manyetik özellikler sergilemesi, spin vana yapımı gibi çeşitli teknolojik uygulamalarda kullanışabilirlik potansiyellerinin araştırılması gerektiği düşünülmektedir. Yine teknolojide kullanma potansiyeli yüksek olan bir başka malzeme ise süperiletken ailesinden, BSCCO-2223 süperiletkenidir. Bu malzemede, kablo yapımında kullanılan gümüş (Ag) kılıf bulunduğundan, gümüşün oksijen üzerine tesiri de araştırılmıştır. Gümüş(Ag) Kılıflı-kılıfsız BSCCO(2223) yüksek sıcaklık süperiletken malzemeleri geleneksel katıhal reaksiyon yöntemi ile üretildi. Gümüş kılıfın mikro yapıya ilişkin etkileri SEM çalışmaları ile belirlendi. Ayrıca tetragonal yapıya sahip bu malzemelerin süperiletkenlik özellikleri karşılaştırıldı. SEM çalışması sonuçlan ile malzemelere ait faz yapısı ve ortalama tanecik büyüklükleri belirlendi. Süperiletken malzemeler üzerinde temel ve yüksek mertebeden harmonik alınganlık ölçümleri Z”=Z“+izl 40 K”110 K sıcaklık aralığında, 80-1600 A/m alan genliklerinde ve 211 Hz frekansta yapıldı. Tüm alınganlık ölçümleri uygulanan ac alana ve sıcaklığa beklendiği şekilde bağımlılık göstermektedir. Gözlenen sıcaklık ve alan bağımlılıkları Basitleştilmiş Kim modeli kullanılarak analiz edildi. Sıcaklığa bağlı girme alanı Hp=Ha(l-t)p formunda yan-deneysel bir fonksiyon olarak bulundu. En iyi parametre değerleri Ha » 96767.5293 A I m ve,0 = 1.86 olarak elde edildi. Harmonik alınganlık ölçümleri ile Basitleştilmiş Kim modelinden elde edilen teorik sonuçların karşılaştırılması yapıldı. Tezin geneli açısından bakıldığında, manyetik karakterizasyon yönteminin herhangi bir manyetik davranış sergileyen malzeme grubunun uygulamada kullanılabilirliğinin araştırılması açısından önemli bir yöntem olduğu tespit edilmiştir.
Özet (Çeviri)
ABSTRACT Ph. D. Thesis MAGNETIC CHARACTERIZATION OF THE ADVANCED MATERIALS Ahmet KILIÇ Ankara University Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Physics Supervisor : Assoc. Prof. Dr. Ali GENCER In this thesis, structural and magnetic characterization of Pri_xGdxMn2Ge2, Gdi.xPrxMn2Si2, Smi.xGdxMn2Si2, PrMn2Ge2.xSix, LaMn2.xMxSi2 (M=Fe, Cu, Co) (0<x<l) compounds and BSCCO(2223) high temperature superconductor samples with-without silver wrapping were studied by x-ray diffraction, scanning electron microscope(SEM), differential scanning calorimetry (DSC), AC resistivity and AC magnetic susceptibility measuring techniques. These materials are of potential use in technology. RT2X2 compounds have been prepared by arc and induction melting under Ar atmosphere. The existence of a tetragonal main phase having the ThC^Sir-type structure with the space groups I4/mmm of these compounds have been determined by structural characterization studies. Besides, lattice parameters and the unit cell volume were obtained as a function of x. Antiferromagnetic, ferrimagnetic, ferromagnetic and intermediate magnetic phase have been observed at these compounds as depending on the in-plane Mn-Mn spacing RMn-Mn. ^ ^ &0VtP 0I“ 7 different materials, by changing the element R we have obtained the first three group of samples as Prı.xGdxMn2Ge2, Gdi.xPrxMn2Si2 and Smi_xGdxMn2Si2 and Mn-Mn spacing were obtained by XRD method. The Mn-Mn spacing which is a function of the stoichiometric ratio x has been found to be crutial in determining magnetic transitions. The fundamental goal in the first three group of materials in selecting various elements was to investigate the magnetic behaviour in terms of the Mn-Mn spacing. Re-entrant ferromagnetism was observed in Pri.xGdxMn2Ge2. For the other two materials of this group, namely Gdi.xPrxMn2Si2 and Smi_xGdxMn2Si2 we have observed spin mreorientation temperatures. Detailed numerical values are given in the text of the thesis. In the fourth materials group of PrMn2Ge2.xSix the exhibited magnetic transitions depend on the Mn-Mn spacing. The similar behaviour were also searched in the last group of samples with LaMn2.xMxSİ2 (M=Fe, Cu, Co) (0<x<l). These compounds were prepared by substituting non magnetic neighbours of Mn instead of Mn. In Fe and Cu substitution, the magnetic phase of ferromagnetisma and antiferromagnetism has been found to co-exist for the first time in tiie literature. As a result of the magnetic characterization, the magnetic phase diagram has been constructed with the derived magnetic phase transition temperatures. The exhibition of various magnetic transition in some conditions may be used in technological applications such as spin valve production. The other sample of technological importance is superconducting material of BSCCO-2223. Ag- cladding is generally used to make supeconducting tapes and therefore we have investigated oxygen content with regards to the result of Ag-cladding. With-without silver wrapping BSCCO(2223) high temperature superconductor samples were prepared by conventional solid state reaction method. Superconductivity properties of these samples which have tetragonal crystal structure have been compared. Some information with regards to the grain size and phase content were given by the SEM studies. t II Fundamental and high order ac susceptibilities, %”= %n+ % °^ ^e samples were measured for the temperature range 40 K-110 K, ac field range 80-1600 A/m and the frequency 211 Hz. All the susceptibilities exhibit field and temperature dependence. The observed dependences were analyzed using Simplified Kim model. For temperature scaling a function of the form Hp=Ha(l-t)p was found empirically. The best fitting parameters were found as Ha «96767.5293 A I m ve /? = 1.86. Harmonic susceptibilities were calculated by the Bean model and comparisons with the experiments were made.
Benzer Tezler
- Preparation and characterization of avgamasya asphaltite and Raman-Dinçer crude oil derived pitches for production of stabilized fiber
Avgamasya asfaltı ve Raman-Dinçer ham petrollerinden stabilize karbon fiber üretimi için zift hazırlanması ve karakterizasyonu
HADİ ABDULKARİM EL AKRAMİ
Doktora
İngilizce
1998
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EKREM EKİNCİ
- Güç transformatörlerinde süperiletkenlerin uıygulamaları
Başlık çevirisi yok
AYSUN DEMİRKIRAN
Yüksek Lisans
Türkçe
1995
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiY.DOÇ.DR. İBRAHİM ŞENOL,
- Sürekli mıknatıslar ve mıknatıslayıcılar
Başlık çevirisi yok
BORA NALBANTOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
1996
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF.DR. İLHAMİ ÇETİN
- Bir yol süpürme makinasının tasarlanması ve imalat planlaması
Planning of road sweeper machine and manufacturing planning
AHMET BAĞIŞ
- Industrial product design by using two-dimensional material in the context of origamic structure and integrity
Origamik yapı ve bütünsellik bağlamında iki boyutlu malzeme kullanarak endüstri ürünü tasarımı
NERGİZ YİĞİT
Yüksek Lisans
İngilizce
2004
Endüstri ve Endüstri Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüEndüstriyel Tasarım Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. YAVUZ SEÇKİN