Příprava a charakterizace indiem dopované Ni2MnGa slitiny s tvarovou pamětí
| Thesis title in Czech: | Příprava a charakterizace indiem dopované Ni2MnGa slitiny s tvarovou pamětí |
|---|---|
| Thesis title in English: | Preparation and characterisation of indium dopped Ni2MnIn shape-memory alloy |
| Key words: | martenzitická transformace, tvarová paměť, modulace struktury, Bridgmanova metoda, rentgenová difrakce |
| English key words: | martensitic transformation, shape-memory, modulation in structure, Bridgman method, x-ray diffraction |
| Academic year of topic announcement: | 2018/2019 |
| Thesis type: | Bachelor's thesis |
| Thesis language: | |
| Department: | Department of Condensed Matter Physics (32-KFKL) |
| Supervisor: | RNDr. Petr Cejpek, Ph.D. |
| Author: | |
| Advisors: | RNDr. Milan Dopita, Ph.D. |
| Guidelines |
| Cílem práce je příprava a studium struktury a mikrostruktury indiem dopované Ni2MnIn slitiny s tvarovou pamětí.
Dílčí úkoly pro vypracování práce: 1. Studium doporučené odborné literatury, literaturní rešerše. 2. Příprava monokrystalických vzorků – tento proces zahrnuje: i) přípravu taveniny v jednoobloukové peci a ii) růst krystalu ve vertikální indukční peci pomocí Bridgmanovy metody. 3. Charakterizace vzorku pomocí metod difrakce rentgenového záření. Orientace vzorku Laueho metodou a měření rtg. difrakce s vysokým rozlišením. Vysoko/nízkoteplotní rtg. difrakce pro získání informací o strukturních přechodech ve slitině. 4. Charakterizace vzorku měřením fyzikálních vlastností slitiny (magnetické susceptibility, dilatometrie, atd.). Korelace strukturních a mikrostrukturních výsledků získaných z difrakce rtg. záření s výsledky měření fyzikálních vlastností materiálu. |
| References |
| 1. Tanja Graf, Claudia Felser, and Stuart S.P. Parkin. Simple rules for the understanding of Heusler compounds. Progress in Solid State Chemistry, 39(1):1 – 50, 2011
2. V. Valvoda, M. Polcarová, P. Lukáč: Základy strukturní analýzy. Karolinum, Praha 1992 3. Petr Cejpek, Rentgenová difrakce a difuzní rozptyl na Heuslerových slitinách, diplomová práce, MFF UK, 2015 4. Charles Kittel, Úvod do fyziky pevných látek, vydání po roce 2003 |
| Preliminary scope of work |
| Ni<sub>2</sub>MnGa je dobrý modelový systém takzvaných slitin s tvarovou pamětí [1]. Materiály vykazující tvarovou paměť jsou v současné době intenzivně studovány pro svoje specifické vlastnosti jako jsou superplasticita nebo pseudoplasticita. Klíčem k pochopení jejich fyzikálních vlastností je porozumění a popis martenzitické transformace, která v těchto materiálech nastává. Zatímco martensitická transformace ve slitině Ni<sub>2</sub>MnGa existuje, ve sloučenině Ni2MnIn nebyla podle odborné literatury její existence dosud potvrzena. Studium indiem dopovaného Ni<sub>2</sub>MnGa tedy přinese nové a unikátní informace o chování slitiny mezi těmito dvěma krajními extrémy.
Náplní práce bude v první řadě příprava monokrystalického, indiem dopovaného, vzorku. Vlastní růst krystalu bude probíhat ve vertikální indukční peci. Strukturní a mikrostrukturní charakterizace připraveného vzorku bude provedena pomocí rentgenografických difrakčních metod. Nejprve bude vzorek zorientován pomocí Laueho metody [2]. Detailní strukturní charakterizace bude provedena mapováním reciprokého prostoru s použitím rtg. difrakce ve vysokém rozlišení. K získání detailních informací o strukturních a mikrostrukturních změnách (strukturní přechod, dvojčatění, modulace, atd.) budou tato měření provedena taktéž za nízkých i vysokých teplot. Speciálně bude kladen důraz na přesné popsání těchto změn v blízkosti teploty martensitické transformace. Jelikož lze tyto materiály snadno namáhat jak tlakem tak i magnetickým polem, dalším krokem jejich studia bude měření fyzikálních vlastností (magnetické susceptibility a dilatometrie) a korelace těchto výsledků se strukturními informacemi získanými pomocí rtg. difrakce. |
| Preliminary scope of work in English |
| Ni<sub>2</sub>MnGa is a good model system of the so-called shape-memory alloys [1]. Materials which exhibit the shape-memory are recently intensively studied for their specific properties such as superelasticity or pseudoplasticity. The key for understanding these properties is to understand and describe the martensitic transformation which occurs in these materials. Whereas the martensitic transformation exists in alloy Ni2MnGa, according to a literature there is no confirmation of its existence in Ni<sub>2</sub>MnIn compound. Therefore, the study of indium doped Ni<sub>2</sub>MnGa should bring new and unique information about behaviour of this alloy between these composition extremes.
The first aim of the work will be a preparation of a single-crystalline sample doped with indium. An own growth of the crystall will be performed in the vertical induction furnace. Structural and microstructural characterisation of the prepared sample will be done with x-ray diffraction methods. At first, the sample will be oriented with the use of Laue method [2]. A detailed characterization will be performed by a measurement of diffraction in high-resolution reciprocal space mapping. These measurements should be also performed at low and high temperatures to obtain information about the structural and microstructural changes (structural transition, twinning, modulation, etc.). Especially, an emphasis will be focused on the description of these changes close to the temperature of the martensitic transformation. Because of these materials can easily be strained with a pressure or a magnetic field, the next step of the study will be the measurement of physical properties (magnetic susceptibility and dilatometry) and correlation of these results with the structural information obtained from x-ray diffraction. |