MAGNETIC AND THERMAL PROPERTIES OF COFENI-BASED HIGH ENTROPY ALLOYS

Abstract

Yüksek entropili alaşımların (YEA) ilk nesli, beş veya daha fazla eş atomlu bileşenin %5-35 konsantrasyon aralığında birlikte üretilmesidir. Son zamanlarda, ikinci nesil yüksek entropili alaşımlar, eş molar olmayan bileşimler olarak tanımlandı. Yüksek entropili alaşımlar, çeşitli alaşım elementleri katkılanarak daha da değiştirilebilen mükemmel manyetik davranışa ve olağanüstü mekanik özelliklere sahiptirler. Bu çalışmada, AlCoFeMnNi alaşımının yapısına ve manyetik özelliklerine, katkılanan elementin (Ti, Cr, Sn, V, Hf, Ga) etkileri araştırılmıştır. Alaşımlar için taramalı elektron mikroskobu (SEM), yapı analizi için enerji dağıtıcı X-ışını (SEM-EDX) ve kristal yapı incelemeleri için X-ışını kırınımı (XRD) dâhil olmak üzere birçok farklı ölçüm yapıldı. Ayrıca, diferansiyel termal analiz (DTA) ile termal analizler yapılmıştır. Ayrıca üretilen alaşımların, manyetik uygulamalarda kullanılabilirliğini doğrulamak için VSM analizleri yapıldı. Eş atomlu AlCoFeMnNi alaşımında en yüksek manyetizasyon değeri 141.1 emu/g ile görülürken, en düşük değer (51.2 emu/g) AlCoFeMnNi alaşımına Hf ilavesi ile tespit edilmiştir. Manyetik özelliklerdeki değişiklik, farklı element ilavelerine ilişkin faz değişikliğinden kaynaklanmaktadır. Malzemelerin analizi ile elde edilen sonuçlar, yüksek entropili alaşımların yapısal, termodinamik ve manyetik yönleri detaylı olarak incelenerek rapor edilmiştir. Ayrıca test edilen alaşımların 78 Oe ile 325 Oe aralığında bir zorlayıcılığa sahip olduğu, yani üretilen alaşımların yarı sert manyetik davranışa sahip olduğu hesaplanmıştır. Tüm sonuçlar, bu alaşımların teknolojik uygulamalarında nasıl kullanılabileceği konusunda bir rehber olmalıdır.

The first generation of High Entropy alloys (HEAs) is that five or more equiatomic components are fabricated together in the range of 5-35 at.% concentration. Recently, the second generation of HEAs was identified as non-equimolar compositions. HEAs have outstanding mechanical properties with excellent magnetic behaviour that may be changed further by adding various alloying elements. This study investigated the influences of adding elements (Ti, Cr, Sn, V, Hf, Ga) on AlCoFeMnNi alloy's structure and magnetic properties. Many different measurements were performed for the alloys, including scanning electron microscope, energy-dispersive X-ray (SEM-EDX) were used to structure analysis, and X-ray diffraction (XRD) was used for crystal structure examinations. Besides, thermal analyses were carried out through differential thermal analysis (DTA). Above all, vibrating sample magnetometry (VSM) is used to verify its applicability in magnetic applications. In equiatomic AlCoFeMnNi alloy, the highest magnetization value has been seen, which is 141.1 emu/g, while the lowest value (51.2 emu/g) was detected through Hf addition AlCoFeMnNi alloy. The change in magnetic characteristics is due to the phase change related to different element additions. The results obtained through materials analysis have been reported by examining HEAs' structural, thermodynamic, and magnetic aspects. In addition, it is calculated that the tested alloys have a coercivity in the range of 78 Oe to 325 Oe, which means the produced alloys have semi-hard magnetic behaviour. All results should guide how these alloys could be used in magnetic applications.