Исследование интерметаллического тройного соединения GdFeAl методами упругого, теплофизического и ультразвукового анализа
DOI:
https://doi.org/10.31489/2022No1/105-112Ключевые слова:
интерметаллическое тройное соединение, упругие свойства, механические свойства, теплопроводность, ультразвуковые свойства.Аннотация
С использованием подхода потенциала Леннарда-Джонса для интерметаллического тройного соединения GdFeAl были рассчитаны упругие константы второго порядка. С использованием констант упругости второго порядка, другие модули упругости такие как модуль сдвига, объемный модуль, модуль Юнга, коэффициент Пью, константы упругой жесткости и коэффициент Пуассона оцениваются механических и упругих характеристик при комнатной температуре. Стабильность Борна и критерии Пью используются для изучения природы и прочности интерметаллического тройного соединения и показывают, что оно является механически стабильным соединением. Для исследования анизотропного поведения и теплофизических свойств были также рассчитаны скорости ультразвука и время тепловой релаксации наряду с различными ориентациями от уникальной оси кристалла. Температурное изменение скорости ультразвука, средней скорости Дебая и времени тепловой релаксации вдоль оси z оценивается с помощью констант упругости второго порядка. Также обсуждаются ультразвуковые свойства, коррелирующие с упругими, тепловыми и механическими свойствами, которые зависят от температуры. Рассчитано затухание ультразвука при различных температурах, обусловленное фонон-фононными (p-p) взаимодействиями. Ответственной причиной затухания являются p-p-взаимодействия; было получено, что теплопроводность является основным фактором, влияющим на характеристику затухания ультразвука в зависимости от температуры. Тройное соединение GdFeAl ведет себя как самая чистая форма при более низкой температуре и более пластично, о чем свидетельствует минимальное затухание.
Библиографические ссылки
"
Oboz M., Talik E. Properties of the GdTX (T=Mn, Fe, Ni, Pd, X= Al, In) and GdFe6Al intermetallics. J. Alloys Compd. 2011, Vol. 509, pp. 5441-5446.
Kastil J., Javorsky P., Kamarad J., et al. Magnetic and magnetocaloric properties of partially disordered RFeAl 9R= Gd, Tb) intermetallic. Intermetallics, 2014, Vol.54, pp.15-19.
Tishin A.M., Derkach A.V., Spichkin Y.I., et al. Magnetocaloric effect near a second order magnetic phase transition. J. Magnetism and Magnetic Materials. 2007, Vol. 310, pp.2800-2804.
Jarosz J., Talik E., Kusz J., et al. Crystallographic, electronic structure and magnetic properties of the GdTAl; T=Co, Ni and Cu ternary compounds. Magn. Mater. 2000, Vol.208, pp.169.
Dong Q.Y., Shen B.G., Chen, J., et al. Magnetic entropy change and refrigerant capacity in GdFeAl compound. J. Applied Physics. 2009, Vol.105, pp. 07A305.
Levin E.M., Pecharsky V.K., Gschneidner Jr K.A. Unusual magnetic behaviour in Gd5(Si1.5Ge2.5) and Gd5(Si2Ge2). Physical Review B. 2000, Vol.62, pp. R14625.
Talik E., Klimczak M. Giant magnetocaloric effect in Tb3Rh. J. Alloys Compd. 2009, Vol.486, pp. L30-L33.
Liu F.S., Wang Q.B., Ao W.Q., et al Magnetocaloric effect in high Ni content Ni52Mn48−xInx alloys under low field change. J. Magn. Magn. Mater. 2012, Vol.324, pp.514-518.
Dung N. H., Zhang L., Ou Z.Q., Brück E. From first-order magneto-elastic to magneto-structural transition in (Mn,Fe)1.95P0.50Si0.50 compounds. Appl. Phys. Lett. 2011, Vol.99, pp.092511.
Pecharsky A.O., Gschneidner Jr K.A., Pecharsky V.K., The giant magnetocaloric effect between 190 and 300 K in the Gd5SixGe4−x alloys for 1.4⩽x⩽2.2. J. Magn Magn Mater, 2003, Vol.267, pp.60-68.
Brück Ekkes. Developments in magnetocaloric refrigeration. Journal of Physics D: Applied Physics. 2005, Vol.38, No. 23, pp. R381.
Cam Thanh D.T., Brück E., Tegus O. Influence of Si and Ge on the magnetic phase transition and magnetocaloric properties of MnFe (P, Si, Ge). J. Magn. Magn. Mater. 2007, Vol.310, pp. e1012-e1014.
Talik E., Kusz J., Hofmeister W., Matlak M., Skutecka M., Klimczak M. Properties of the GdPdX (X = Al, Si, Ga, Ge, In, Sn) intermetallics. J. Alloys Comp. 2006, Vol.423, pp.47-51.
Pandey D.K., Yadawa P.K., Yadav R.R., Ultrasonic properties of hexagonal ZnS at nanoscale. Mater. Lett. 2007, Vol.61, pp.5194–5198.
Yadawa P.K. Ultrasonic characterization of ceramic material titanium diboride. Ceramics-Silikaty. 2011, Vol. 55, pp. 127-133.
Yadawa P.K. Non-destructive characterization of superionic conductor: lithium nitride. Material Science –Poland. 2014, Vol. 32 (4), pp. 626-632.
Hill R. The elastic behaviour of a crystalline aggregate. Proc. Phys. Soc. 1952, Vol.A. 65, pp.349–354.
Turkdal N., Deligoz E., Ozisik H., Ozisik H.B. First-principles studies of the structural, elastic, and lattice dynamical properties of ZrMo2 and HfMo2. Ph Transit. 2017, Vol. 90, pp.598–609.
Weck P.F., Kim E., Tikare V., Mitchell J. A. Mechanical properties of zirconium alloys and zirconium hydrides predicted from density functional perturbation theory. Dalton Trans. 2015, Vol.44, pp.18769–18779.
Singh D., Pandey D.K., Yadawa P.K., Yadav A.K., Attenuation of ultrasonic waves in V, Nb and Ta at low temperatures. Cryogen. 2009, Vol.49, pp.12-16.
Singh S.P., Yadawa P.K., Dhawan P.K., et al. Effect of pressure and electrical resistivity on ultrasonic properties of MgB2 single crystal at low temperatures. Cryogenics. 2019, Vol.100, pp.105-108.
Singh D., Yadawa P. K., Sahu S.K. Effect of electrical resistivity on ultrasonic attenuation in NpTe. Cryogen. 2010, Vol.50, pp.476-479
Klimczak M., Talik E., Jarosz J., Mydlarz T. Properties of GdFeAl ternary compound in two crystallographic structures. Materials Science-Poland. 2008, Vol. 26, pp.4.
Kaštil J., Javorský P., Kamarád J., et al. Magnetic and magnetocaloric properties of partially disordered RFeAl (R = Gd, Tb) intermetallic. Intermetallic. 2014, Vol. 54, pp. 15.
Jaiswal A.K., Yadawa P.K., Yadav R.R. Ultrasonic wave propagation in ternary intermetallic CeCuGe compound. Ultrasonics. 2018, Vol. 89, pp.22-25.
Yadawa P.K. Computational Study of Ultrasonic Parameters of Hexagonal Close-Packed Transition Metals Fe, Co, and Ni. The Arabian Journal for Science and Engineerin. 2012, Vol.37, pp.255.
Rai S., Chaurasiya N., Yadawa P.K. Elastic, Mechanical and Thermophysical properties of Single-Phase Quaternary ScTiZrHf High-Entropy Alloy. Physics and Chemistry of Solid State. 2021, Vol.22, pp.670-680.
Turkdal N., Deligoz E., Ozisik H., Ozisik H. B. First-principles studies of the structural, elastic, and lattice dynamical properties of ZrMo2 and HfMo2. Ph. Transit. 2017, Vol. 90, pp. 598.
Yadav C. P., Pandey D. K., Singh D. Ultrasonic study of Laves phase compounds ScOs2 and YOs2. Indian J Phys. 2019, Vol.93, pp.1147–1153.
Yadav N., Singh S. P., Maddheshiya A. K., et al. Mechanical and thermophysical properties of high-temperature IrxRe1−x alloys. Phase Transitions. 2020, Vol.93, pp.883-894.
Singh S. P., Singh G., Verma A.K., et al. Ultrasonic wave propagation in thermoelectric ZrX2 (X= S, Se) compounds. Pramana - J. Phys. 2019, Vol.93, No. 5 pp.83-91.
"
