FeCoNi Nanokristal Toz Alaşımların Yapısal ve Manyetik Özelliklerinin İncelenmesi

Year 2021, , 616 - 621, 31.12.2021

Telem Şimşek , Tuncay Şimşek , Barış Avar , Şadan Özcan

https://doi.org/10.31590/ejosat.1048336

Cited By: 1

Abstract

Bu çalışmada, (FeCo)90Ni10, (FeCo)70Ni30 ve (FeCo)50Ni50 (% ağ.) toz alaşımları, 5 saatlik mekanik alaşımla işlemi sonucunda nanokristal yapıda üretilmiştir. Elde edilen alaşımların yapısal ve morfolojik incelemeleri X-ışını kırınım yöntemi (XRD) ve taramalı elektron mikroskobu/ enerji dağılımlı X-ışını spektroskopisi (SEM/EDS) ile analiz edilmiştir. Alaşımların XRD analizi sonucunda yüzey merkezli kübik ve hacim merkezli kübik katı çözelti fazları tespit edilmiştir. (FeCo)90Ni10, (FeCo)70Ni30 ve (FeCo)50Ni50 alaşımlarının kristalit boyutları 5 saatlik öğütme sonucunda sırasıyla 24.7, 23.2 ve 16.5 nm olarak, örgü gerinimleri ise sırasıyla % 0.308, % 0.404 ve % 0.563 olarak hesaplanmıştır. Titreşimli Örnek Manyetometresi (VSM) sonuçları, örneklerin düşük koerzivite ve görece yüksek doyum mıknatıslanması ile yumuşak manyetik özelliğe sahip olduğunu göstermektedir. (FeCo)70Ni30 nanokristal alaşımının sahip olduğu 127 emu/g değerindeki yüksek doyum mıknatıslanması ve 18 Oe’lik düşük koerzivitesi, alaşımın özelilkle güç üretimi, dağıtımı ve çevrimi gibi yumuşak manyetik özellik gerektiren uygulamalar için iyi bir aday olduğunu göstermektedir.

Keywords

FeCoNi, Mekanik Alaşımlama, Nanokristal, Manyetik Özellikler.

Supporting Institution

Zonguldak Bülent Ecevit Üniversitesi BAP

Project Number

2015-73338635-01

Thanks

Bu çalışma Zonguldak Bülent Ecevit Üniversitesi BAP 2015-73338635-01 nolu proje ile desteklenmiştir.

Investigation of Structural and Magnetic Properties of the FeCoNi Nanocrystalline Powder Alloys

Abstract

In this study, (FeCo)90Ni10, (FeCo)70Ni30 ve (FeCo)50Ni50 (% wt.) nanocrystalline powder alloys are produced by mechanical alloying, where milling duration set for 5 h. The structural and morphological properties of the as-produced alloys are performed using X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy/ energy dispersive spectroscopy (SEM/EDS). As a results of the XRD analysis of the alloys, fcc and bcc phases were determined. After 5 h of milling durations the crystallite sizes lattice strain of the (FeCo)90Ni10, (FeCo)70Ni30 ve (FeCo)50Ni50 alloys are calculated as 24.7, 23.2 ve 16.5 nm and 0.308 %, 0.404 % ve 0.563 %, respectively. Vibrating Sample Magnetometer (VSM) results show that the samples have soft magnetic properties with low coercivity and relatively high saturation magnetization. The high saturation magnetization of 127 emu/g and low coercivity of 18 Oe of the (FeCo)70Ni30 nanocrystalline alloy show that the alloy is a good candidate for applications that require soft magnetic properties, especially for power generation, distribution, and conversion.

Keywords

FeCoNi, Mechanical Alloying, Nanocrystalline, Magnetic Properties.

Project Number

2015-73338635-01

References

• Avar, B. (2019). Nanokristal Co70Si15B15 Toz Alaşımların Yapısal, Termal ve Manyetik Özelliklerinin İncelenmesi. Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 23(1), 83-89.
• Herzer, G., Vazquez, M., Knobel, M., Zhukov, A., Reininger, T., Davies, H. A., ... & Ll, J. S. (2005). Round table discussion: Present and future applications of nanocrystalline magnetic materials. Journal of magnetism and magnetic materials, 294(2), 252-266.
• Herzer, G. (2013). Modern soft magnets: Amorphous and nanocrystalline materials. Acta Materialia, 61(3), 718-734.
• Jayaraman, T. V., Rathi, A., & Thotakura, G. V. (2020). Evaluation of the suitability of Fe40Co30Ni30 as a precursor for Fe-rich FeCoNi-based high-entropy semi-hard magnets. Intermetallics, 119, 106715.
• Obaidat, I. M., Issa, B., Albiss, B. A., & Haik, Y. (2015, August). Temperature dependence of saturation magnetization and coercivity in Mn0. 5Zn0. 5Gd0. 02Fe1. 98O4 ferrite nanoparticles. In IOP Conference Series: Materials Science and Engineering (Vol. 92, No. 1, p. 012012). IOP Publishing.
• Prasad, N. K., & Kumar, V. (2016). Structure–magnetic properties correlation in mechanically alloyed nanocrystalline Fe–Co–Ni–(Mg–Si) x alloy powders. Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 27(10), 10136-10146.
• Paul, A. A., Rathi, A., Thotakura, G. V., & Jayaraman, T. V. (2021). Influence of milling atmosphere on the structure and magnetic properties of mechanically alloyed Fe40Co30Ni30. Materials Chemistry and Physics, 258, 123897.
• Raanaei, H., & Mohammad-Hosseini, V. (2016). Morphology and magnetic behavior of cobalt rich amorphous/nanocrystalline (Co–Ni) 70Ti10B20 alloyed powders. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 414, 90-96.
• Suryanarayana, C. (2004). Mechanical alloying and milling. Marcel Dekker Inc.
• Shokrollahi, H. (2009). The magnetic and structural properties of the most important alloys of iron produced by mechanical alloying. Materials & Design, 30(9), 3374-3387.
• Şimşek, T., Avar, B., Şimşek, T., Yıldız, B., Chattopadhyay, A. K., & Özcan, Ş. (2021). A Single Step Synthesis By Mechanical Alloying and Characterization of Nanostructured Fe2B of High Magnetic Moment. Ceramics International.