Güç Kaynakları Ve Otomotiv Elektroniği Uygulamaları İçin Bor Tabanlı Kalın Kesitli Metalik Cam / Nanokristal Manyetik Malzemelerin Geliştirilmesi

BOREN, Ulusal Bor Araştırma Enstitüsü Projesi, 2006 - 2008

Proje Türü: BOREN, Ulusal Bor Araştırma Enstitüsü Projesi
Başlama Tarihi: Mart 2006
Bitiş Tarihi: Haziran 2008

Proje Özeti

Bu çalışma, bilgisayar destekli simülasyon çalışmaları ile incelenen uzaysal atomik düzenlenmeleri ve yüksek cam oluşturma yeteneği (COY) sahibi iri hacimli metalik camlar üzerine yapılan deneyleri bir araya getirerek, Fe-B tabanlı metalik camlarda COY ve topoloji arasında bir bağlantı kurmayı, COY’u artıran elemental eklentilerin atomik düzenlenmeler üzerine etkisini açığa çıkararak endüstiyel uygulamalar için yeni yumuşak manyetik hacimli metalik camlar (HMC) / hacimli nanokristal alaşımlar (HNKA) geliştirmeyi amaçlamaktadır. İlk olarak teorik bir altyapı oluşturmak için, metalik camlarda karşılaşılan nano-ölçekli faz ayrışması, Fe₈₀B₂₀ ve Fe₈₃B₁₇ amorf alaşımlarında, Monte Carlo ve Reverse Monte Carlo yöntemleri ile incelenmiştir. Geliştirlen yeni analiz yöntemleri ile bütün yapısal bulgular değerlendirilerek İki-Boyutlu İzdüşüm Modeli olarak adlandırılan, kısa ve orta mesafeli düzenlenmeleri (OMD) ve ilgili mesafe ilişkilerini öngören yeni bir model geliştirilmiştir. Model geometriksel bağlamda altın oran sabitine yaklaşan oranlar ihtiva etmektedir. Fe-Co-Nb-B-Si iri HMC ve Fe-Co-Nb-B-Si-Cu HMC/HNKA’ların seri üretim için uygun konvansiyonel yöntemlerle başarıyla üretilmiş, termal olarak analiz edilmiş ve manyetik özellikleri ölçülmüştür. COY’u artıran ve nanokristalizasyonu tetikleyen alaşım elementlerinin yapısal birimlere olası etkileri mevcut model ve radyal düzenlenmelerle tartışılmıştır. Co atomları Fe atomları ile benzer davranırken, Nb ve Si atomları trigonal prizmatik birimleri deforme ederek, OMD’nin başlangıç bölgesinde lokal bir sıkıştırma etkisi göstermektedirler. Bu etkiden ötürü COY’da yaşanan artış, Φ olarak adlandırılan yeni bir parametre ile nitelendirilebilmektedir. Ayrıca Fe-Co-Nb-B-Si-Cu HMC sisteminde 873 K’de 300 sn. tavlama sonrası Fe₂₃B₆ yarı-kararlı fazı yerine α-Fe nanokristallerinin çökelmesi sağlanmış, HNKA’lar üretilmiş ve bu olgu yapısal olarak incelenmiştir. Geliştirilen Fe-B bazlı HMC ve HNKA’ların çok iyi yumuşak manyetik özellikler sergilediği görülmüştür ve optimum alaşım kompozisyonu 3 mm kalınlık, 1.58 T doyum manyetizasyonu ve 0.148 Oe koersiflik sergileyen nanokristal (Fe₃₆Co₃₆B_19.2Si_4.8Nb₄)_99.25Cu_0.75olarak belirlenmiştir.