Příprava Ni2Mn(GaIn) monokrystalů Bridgmanovou methodou a v plovoucí zóně
Petr Cejpek
Matematicko-fyzikální fakulta, Univerzita Karlova, 121 16 Praha 2, Ke Karlovu 5
Slitiny s tvarovou pamětí jsou rodinou materiálů, které vykazují řadu strukturně závislých vlastností. Snadné namáhání těchto maeriálů je umožněno magnetickou tvarovou pamětí a magneticky indukovanou reorientací (MIR). Potřebné magnetické pole často pouze < 1 T. Klíčovou roli v pochopení těchto efektů hraje martensitická transformace a její studie je nezbytná pro budoucí aplikace.
Ni2MnGa je dobrým modelovým systémem, ve kterém můžeme výše zmíněné efekty pozorovat. Příprava monokrystalických vzorků je nezbytná pro jejich budoucí charakterizaci, speciálně pomocí rentgenové difrakce [1]. Vlastnosti a chování Ni-Mn-Ga systémů lze snadno měnit díky změnám v kompozici, které nemusí být velké. Bylo například zjištěno, že změnou kompozice z 50:25:25 na 50:28:22 (Ni:Mn:Ga) jsme schopni posunout teplotu martensitické transformace o 100 K směrem nahoru [2]. Pečlivá příprava monokrystalických vzorků je tedy nezbytná, pokud chceme vzorky s homogenní kompozicí a mikrostrukturou a bude také hrát roli při budoucím dopování vzorků (například In namísto Ga).
V tomto příspěvku budeme srovnávat vzorky, které byly připraveny pomocí Bridgmanovy metody a metodou plovoucí zóny. Rychlosti růstu, při kterých byly obdrženy nejkvalitnější vzorky se liší o řád. V plovoucí zóně vyrostl nejkvalitnější vzorek při rychlosti 80 mm/h. Oproti Bridgmanově metodě, kde byla rychlost růstu 0.5 mm/h. Nejpodstatnějšími rysy připravených vzorků jsou trhliny ve vzorku z Brigmanovy methody způsobené kontaminací boru z BN kelímku, kde byl vzorek uložen, a kompozitní nehomogenity vzorku z plovoucí zóny, které jsou ukázány na Obrázku 1.
b) a)
Obrázek 1: Nehomogenity ve vzorku připravovaném v plovoucí zóně. a) mapování obsahu manganu pomocí EDX (plocha obrázku je kolmo na směr růstu) b) obsah všech prvků měřený podél červené šipky v obrázku 1a.
[1] Oleg Heczko, et al., Structure and microstructure of Ni-Mn-Ga single crystal exhibiting magnetic shape memory effect analysed by high resolution X-ray diffraction, Acta Materialia 115 (2016) 250-258
[2] Xiao Xu, et al., Magnetic properties and phase diagram of Ni50Mn50-xGax ferromagnetic shape memory alloys, Acta Materialia 61 (2013) 6712-6723