Abstract
In this study, crystal structures and magnetic properties of as-ast, annealed and rapidly solidified Mn-A1-M( M=Cu, Fe) alloys have been investigated. In $Mn_{0.56}Al_{0.44}$ alloys, the largest fraction of $\tau$ phase and values of magnetic properties was obtained in Mnl, i6Alo or alloy. And this alloy was used as the basic composition. In $Mn_{0.56-X}M_{X}Al_{0.44}$ alloys, when annealed, $\tau$- and $\beta$-Mn phase appeared at x< 0.08, $\tau$- and $\kappa$ phase at 0.10 $\leq x \leq$ 0.12 and $\kappa$- phase only at 0.15 $\leq x \leq$0.20 . When rapidly solidified, specimens showed similar phases as when annealed except that $\varepsilon$ phase appeared at x=0.04. In Mnu FexAlo 44 alloys, asyast specimens showed $\tau$-, $\beta$-Mn and $\gamma_2$- phase at x<0.08 and K and $\beta$-Mn phase at x>0.10. When rapidly solidified, Mn-Fe-Al specimens showed $\varepsilon$-, $\gamma_2$- and small amount of $\tau$- and $\kappa$ phase at x<0.08 and $\kappa$- phase only at 0.$\leq x \leq$0.20. All the alloys investigated were ferromagnetic. The Curie temperature of annealed specimens and rapidly solidified of Mno 5sAlu 44 alloy were -650K and -644K. Spontaneous magnetization( UII of annealed and rapidly solidified specimens were 40-45 (emu/g) and 50-52(emu/g), respectively. Remanent (M,) to saturation magnetization( Ms) ratio was -0.7. M, of rapidly solidified specimen was about 48(emu/g). Magnetic properties of $Mn_{0.56}Al_{0.44}$ alloys were found to be determined by the relative fraction of ferromagnetic r- and K- phase. When M= Cu and x=0.15, maximum as($\sigma_{0.0}$) was obtained by about 64.3 emu/g), and when M=Fe and x=0.15, 66.4( emu/g). The Curie temperature decreased as x increased.
본 연구는 Mn-Al 합금계에서 $\tau$상의 분율이 가장 높은 기준 조성을 결정하고 이 기준 조성중 Mn 원자의 일부를 Cu와 Fe 원자로 치환하였을 때 $\tau$상의 안정성과 자기적 성질의 변화를 조사하엿다. Mn-Al 합금계에서 $\tau$상의 분률과 자기적 특성이 가장 높은 조성은 $Mn_{0.56}Al_{0.44}$이었다. $Mn_{0.56-X}M_{X}Al_{0.44}$ 합금계의 결정구조는 M=Cu의 경우, 노냉시편과 소둔시편은 x $\leq$ 0.08 범위에서 $\tau$상과 $\beta$-Mn상이 나타났고, 0.10 $\leq x \leq$ 0.12 범위에서는 $\tau$상과 $\kappa$상이 나타났으며, 0.15 $\leq$ 0.20 범위에서는 $\kappa$상만이 존재하였다. 급속응고시편은 x=0.04에서 $\varepsilon$상과 $\tau$상이 공존하였고, x=0.06 및 x=0.08에서는 $\kappa$상과 $\tau$상이 공존하였으며 x=0.12와 x=0.20에서는 $\kappa$ 상만이 존재하였다. M=Fe의 경우, 노냉시편은 x < 0.08 범위에서 $\tau$상, $\beta$-Mn상 및 $\gamma_{2}$상이 나타났고, x > 0.10 범위에서는 $\kappa$상과 $\beta$-Mn$상이 나타났다. 급속응고시편은 x $\leq$ 범위에서는 $\varepsilon$상과 $\gamma_{2}$상이 나타났지만, 미량의 $\tau$상과 $\kappa$상도 존재함을 알 수 있었다. X=0.12와 x=0.20에서는 $\kappa$상만이 존재하엿다. $Mn_{0.56}Al_{0.44}$ 합금에서 노냉시편과 소둔시편의 포화자화값은 40-45(emu/g)이었으며 curie 온도는 약 650K였다. 급속응고 시편의 포화자화값은 약 50-52(emu/g), Curie 온도는 약 644K엿다. 소둔시편 및 급냉리본 모두 큰 잔류자화/포화자화 비(~0.7)를 나타냈으며, 특히 급냉리본의 경우 77K에서 큰 잔류자화값(~48emu/g)을 보여주었다. $Mn_{0.56-X}M_{X}Al_{0.44}$ 합금계의 자기장에 따른 자화값의 변화는 강자성이 형태를 보여주었고 자화값은 강자성과 $\tau$상과 $\kappa$상의 분율에 따라 결정되며 M=Cu일때, 최대자발자화값은 x=0.15에서 약 64.5(emu/g)이었다. M=Fe일 때 자화값은 x=0.15에서 최대자발자화값($\sigma_{0.0}$=66.4emu/g)이 나타났으며 $\tau$상 영역에서의 값보다 높았다. Curie 온도는 M=Cu, Fe에 관계없이 x가 증가함에 따라 감소하였다.