بخشی از مقاله
چکیده
در این تحقیق ترکیب آلیاژ هویسلر Co2FeAl براي اولین بار به روش آلیاژسازي مکانیکی ساخته شده و با استفاده از آنالیز XRD و SEM مورد مطالعه قرار گرفته است. براي این منظور مواد اولیه فلزي در بازههاي زمانی مختلف از صفر تا 40 ساعت در اتمسفر آرگون آسیاب شدند. از نمونهها تصاویر XRD و SEM تهیه شد. سپس براي بررسی خواص ساختاري با استفاده از رابطه ویلیامسون- هال میزان کرنش و اندازه دانهها محاسبه شد. قلههاي موجود در طیف XRD نمونهها مربوط به ساختار بلوري مکعبی با تقارن بلوري L21 است. در نمونههاي با زمان سایش کمتر از 15 ساعت مقداري از مواد اولیه در ترکیب وجود دارد. میزان کرنش در نمونهها با افزایش زمان سایش افزایش یافته و اندازه دانه ها تا 30 ساعت کاهش مییابد.
مقدمه
در سالهاي اخیر به کارگیري درجات آزادي اسپینی الکترونها علاوه بر بار آنها در کاربردهاي اسپینترونیکی مورد توجه بسیاري از محققان قرار گرفته است .[1] براي ساخت یک ابزار اسپینترونیکی، سیستمی مورد نیاز است که قادر باشد جریانی از الکترونهاي قطبیده را ایجاد کند که به آن منبع جریان اسپینی میگویند. یکی از راههاي تولید جریان قطبیده، عبور جریان الکتریکی غیر قطبیده از درون یک فلز فرومغناطیس است.
از جمله موادي که داراي قطبش اسپینی بالایی هستند فرومغناطیسهاي نیمفلز میباشند. بررسی چگالی حالت این گروه از مواد نشان میدهد که اسپین بالا و پایین آنها داراي رفتاري کاملا متفاوت هستند، به گونهاي که نوار اسپین اکثریت - اسپین بالا - رفتار فلزي دارد، در حالیکه نوار اسپینی اقلیت - اسپین پایین - رفتار نیمرسانایی نشان میدهد. آلیاژهاي هویسلر از جمله موادي هستند که پیش بینی میشود بسیاري از آنها جزء فرومغناطیسهاي نیمفلز باشند.
جرت و همکارانش از طریق محاسبات ساختار الکترونی خاصیت نیمفلزي را در ترکیب NiMnSb که از دسته آلیاژهاي هویسلر است، پیشبینی کردند.[2] در سال 2002 گالاناکیس و همکارانش به مطالعه گروه وسیعی از آلیاژهاي هویسلر پرداختند و نشان دادند که بسیاري از این ترکیبات رفتار نیمفلزي از خود نشان میدهند. از جمله این ترکیبات دو ترکیب Co2FeAl و Co2CrAlهستند که رفتار اسلیتر پاولینگ در آنها نیز توسط همین گروه مورد مطالعه قرار گرفت.[3] کارهاي تجربی متعددي بر روي آلیاژ Co2Cr1-xFexAl صورت گرفته است.
در این تحقیقات خواص مغناطیسی و اثر مغناطومقاومت این آلیاژها مورد توجه قرار گرفتهاند4]،5و.[6 عمده کارهایی که اخیرا بر روي این دسته از ترکیبات صورت گرفته به منظور بهبود روشهاي ساخت براي افزایش نظم بلوري آنها بوده است. از این دست میتوان ساخت به روش آرك - ملتینگ توسط کلیفورد و رشد بر پایه MgO را نام برد7]و.[8 روش آلیاژسازي مکانیکی روشی نسبتا موفق در زمینه ساخت آلیاژها به شمار میرود. از آنجا که تاکنون گزارشی در زمینه ساخت ترکیبات هویسلر به روش آلیاژسازي مکانیکی ارائه نشده است، ما در این تحقیق به ساخت و بررسی خواص ساختاري آلیاژ FeAlاینCo2 به روش پرداختهایم.
ساخت و آزمایشات :
نمونههاي Co2FeAl به روش آلیاژسازي مکانیکی با مدت زمان هاي آسیاب کاري مختلف از 0 تا 40 ساعت ساخته شدند. براي این منظور ابتدا ترکیبات اولیه که پودرهاي فلزي Co، Fe و Al بودند با استوکیومتري مناسب توزین و مخلوط گردیدند. نمونه 0 ساعت که آن را S0 مینامیم از این مخلوط پودري جدا شد. سپس پودر حاصل با تعدادي گلوله 30 گرمی با نسبت جرمی گلوله به پودر برابر 10 براي مدت زمانهاي مختلف در دستگاه آسیاببا سیارهاي سرعت 250 دور در دقیقه در اتمسفر آرگون قرار داده شد. در طول فرایند سایش در زمانهاي مختلف نمونههاي S5، S10، S15 ، S20، S30 و S40 جدا شد. بررسی ساختاري نمونههاي به دست آمده توسط دستگاه پراش پرتو ایکس - XRD - ساخت شرکت فیلیپس، مدل - XPERT - انجام شده است. همچنین از نمونهها تصویر SEM گرفته شد.
نتایج و بحث :
نتایج مختلف حاصل از پراش اشعه X براي نمونههاي در شکل 1 نشان داده شده است. شکل 1 الف طیف بدست آمده از نمونه 0 ساعت سایش داده شده - S0 - را نشان می- دهد. قلههاي مشخص شده در شکل مربوط به فلزات بکار گرفته شده در ساخت ترکیبات است. مبناي علامت گذاري قلهها کارتهاي استاندارد طیف XRD این ترکیبات است. همخوانی موقعیت قلهها با کارتهاي استاندارد خلوص ترکیبات اولیه را تایید میکند. شکل 1 ب طیف XRD نمونههاي 15 - Sx،10،40،30،20،x=5 ساعت سایش - را نشان میدهد. همانطور که ملاحظه میساعتشودبعد از 5 آسیاب کاري شدت قلههاي مربوط به مواد اولیه به شدت تضعیف شده و قلههاي جدید با شدت کم ظاهر میشوند. قلههاي موجود با طیف XRD گزارش شده در مرجع [9] که مربوط به ساختار بلوري مکعبی با تقارن بلوري L21 است، مطابقت دارد.
