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Título: Influência da redução do grão cristalino e fatores de desordem química na transição de fase de primeira ordem da liga tipo Heusler Ni2Mn1,44Sn0,56
Autor(es): Alves, André Luíz
Orientador: Caetano, Edson Passamani
Data do documento: 25-Jan-2011
Editor: Universidade Federal do Espírito Santo
Resumo: Neste trabalho, investigamos a influência da redução dos tamanhos dos cristalitos e do efeito de desordem química, induzido pela moagem em altas energias sobre a transformação martensítica da liga tipo Heusler Ni2Mn1,44Sn0,56 com e sem dopagem de Fe nos sítios cristalográficos da estrutura tipo L21 - B2. Usamos a difração de raios - X para estimar o tamanho do grão em função do tempo de moagem e medimos a magnetização DC para estudarmos as propriedades magnéticas e a transformação martensítica desta liga. Determinamos que o aumento no tempo de moagem produz redução dos grãos cristalinos, aumentando significativamente as regiões de contornos de grãos, que possuem alto grau de desordem química e topológica e que favorecem estados magneticamente frustados de spins. Usamos medidas de espectroscopia Mössbauer do 119Sn e do 57Fe para caracterizarmos as frações magnéticas desses átomos na estrutura L21 e acompanharmos localmente o magnetismo e correlacioná-lo com as propriedades de volume medidas por magnetização DC. Como principais resultados, das desordens induzida pela moagem, observamos um aumento no efeito de Exchange Bias e um decréscimo das propriedades magnetocalóricas da liga tipo Heusler Ni2Mn1,44Sn0,56, quando aumentamos o tempo de moagem. O aumento no campo de Exchange Bias, explicamos pelo crescimento da fração das regiões de contornos de grãos com estados magnéticos tipo vidro de spin (ou/e antiferromagnético) relativamente à fração de átomos no grão ferromagneticamente ordenada. Por outro lado, concluímos que a queda na entropia magnética (efeito magnetocalórico) se deve a redução na variação nos valores de magnetização das fases austenítica e martensítica (mudança relativa nas magnetizações durante a transformação martensítica). Redução esta, da magnetização, que associamos com o crescimento das regiões de contornos de VIII grãos, que é magneticamente morta e não tem a transformação martensítica. Da dopagem com Fe nos diferentes sítios cristalográficos da estrutura L21 da liga tipo Heusler Ni2Mn1,44Sn0,56, demonstramos que as diferentes formas e propriedades/características nas curvas de magnetização durante a transformação martensítica se devem as diferentes frações de átomos de 57Fe com acoplamento ferromagnético com Mn. Por fim, observamos que um posterior tratamento térmico na liga moída restaura a estrutura cristalina do tipo L21, melhorando algumas das propriedades magnéticas relacionadas com a transformação de fase estrutural denominada de martensítica
In this work, we investigated the influence of the grain refinement and the effect of chemical disorder induced by high energy milling on the martensitic transformation of the Ni2Mn1,44Sn0,56 Heuler-type alloy with and without Fe doping in the different crystallographic sites of the L21-type structure. We used X-ray diffraction to estimate the grain size as a function of milling time and DC magnetization to study the magnetic properties and the martensitic transformation of this alloy. We determined that the increasing of milling time induces a grain size reduction, enhancing substantially the grain boundary regions, which have high chemical and topological disorder degrees and favoring magnetically frustrated spin configurations. We applied Mössbauer spectroscopy of 119Sn and of 57Fe to characterize the different magnetic fractions and to follow locally the magnetism of this alloy. The main results caused by the disorders induced by milling are the increasing of the Exchange Bias Field and a significant reduction of the magnetocaloric properties of the Ni2Mn1,44Sn0,56 Heusler-type alloy when the milling time is increased. The enhancement of the Exchange Bias Field, we have explained based on the increasing of the fractions of the antiferromagnetic and/or frustrated spin of the grain boundary regions relatively to the ferromagnetic grain core fraction when the milling time is increased. On the other hand, we conclude that the decrease of the magnetic entropy change (magnetocaloric effect) is due to the magnetization changes during the martensitic phase transformation, which depends on the fractions of the grain cores. Therefore, this reductions is correlated to the increase of the grain boundary regions, which have low magnetization and has not martensitic phase transformation. From the Fe doping effect on different crystallographic sites of the L21- B2 - type structure of the Ni2Mn1,44Sn0,56 Heusler-type alloy, we demonstrated X that the distint shapes and features/properties of the magnetization curves are due to the different fractions of Fe ferromagnetically coupled with Mn at room temperature. We also shown that a heat treatment on the milled alloy restores the L21 – B2 -type structure and improves the mains magnetic properties related to the structural phase transformation called as martensitic
URI: http://repositorio.ufes.br/handle/10/7403
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