Trabalhos publicados a partir do ano 2000 mostraram que a adição de Ga e Al ao Fe resulta em ligas com elevada magnetoestricção em campos magnéticos baixos, além de boas propriedades mecânicas e baixo custo associado (CLARK, 2001; GURUSWAMY, 2004). A partir daí os esforços foram direcionados para a descoberta de novas ligas magnetoestrictivas à base de Fe com propriedades similares às encontradas nas ligas Fe-Ga e Fe-Al. De fato, altos valores de magnetoestricção são de grande interesse para aplicações principalmente em sensores e atuadores, mas valores de magnetoestricção muito baixos ou nulos também proporcionam uma propriedade notável e desejável para muitas aplicações como em transformadores elétricos e sensores de fluxo. Este fenômeno de magnetoestricção ocorre em materiais que exibem deformação elástica na presença de um campo magnético aplicado. No presente trabalho, foi adicionado o titânio ao ferro para avaliar a influência em ligas de Fe-Ti com diferentes frações volumétricas da fase Fe2Ti na magnetoestricção e a relação com a microestrutura das ligas. Foi descoberto que as amostras de Fe100-xTix para x < 34,0 at.% apresentam uma magnetoestricção muito pequena. O Ti tem uma pequena solubilidade no ?-Fe, de aproximadamente 8,5% a 1200 ºC e diminui a 5% a 1000 ºC formando uma fase que também é ferromagnética. Assim, quando a solubilidade de Ti em ?-Fe é excedida há então a formação desta fase ferromagnética ordenada Fe2Ti chamada de Laves, com estrutura cristalina C14. Como a quantidade de Ti aumenta nas ligas estudadas, a fração volumétrica da fase Laves também aumenta e assim foi possível avaliar a magnetoestricção e a microestrutura das ligas formadas. Para isso, foram produzidas por fusão a arco as ligas com 1,61% a 34,0 % de Ti. Todas estas ligas foram submetidas a tratamentos térmicos em 1200 °C por 60 h para fim de homogeneização destas. A magnetoestricção de saturação (?S) medida nas amostras foi muito pequena. Para as ligas com 20 e 28,0% Ti, a ?S foi positiva nas e para as demais, ?S foi negativa. Concluiu-se que a substituição do Fe por Ti de um modo geral melhorou a magnetoestricção do Fe, porém a melhora não foi tão relevante quanto à observada pela substituição por Ga. / Since 2000, studies indicated that the addition of Ga and Al in Fe results in alloys with high magnetostriction at low magnetics fields as well as good mechanical properties and low cost associated (CLARK, 2001; GURUSWAMY, 2004). Since that, efforts have been directed to the discovery of new magnetostrictive Fe-based alloys with similar properties to those found in Fe-Ga and Fe-Al alloys.In fact, high values of magntetostriction are of great interest for applications, mainly in electric sensors and actuators but low values or zero magnetostriction is also a remarkable property, desirable for many applications such as electric transformers and fluxgate sensor cores. This phenomenon of magnetostriction occurs in materials that exhibit elastic strain in the presence of an applied magnetic field. In the present work, titanium was added to iron with the purpose of evaluating its influence on the magnetostriction of Fe. The variation on the magnetostriction was investigated as a function of different volumetric fractions of ordered phase Fe2Ti that coexist with the ?-phase. It was found that the samples of Fe100-xTix for x < 34,0 at.% has a very small magnetostriction. The Ti has a small solubility in ?-Fe, of approximately 7,0 % 1200 ºC and reduces at 5% 1000 ºC forming a phase that also is ferromagnetic. Thus, when the solubility of Ti in ?-Fe is exceeded there is the formation of this ordered phase Fe2Ti, a Laves phase, with crystalline structure C14. As the amount of Ti increases in the alloys, the fraction of volume of the Laves phase also increases and then it was possible to evaluate the magnetostriction and the microstructure of the alloys formed. Therefore, Fe-Ti alloys were produced by arc melting with 1,61% to 34,0 % of Ti. All the Fe-Ti alloys were heat-treated at the temperatures of 1200 °C for 60 h intending to homonezation of the alloy. The saturation magnetostriction (?S) measured in the samples was small. For alloys with 20 and 28% of Ti ,?S was positive and for the other samples, ?S was negative. We concluded that the substitution of Fe by Ti generally improved the magnetostriction of Fe, but the improvement was not as relevant as that observed by Ga substitution.

Neste trabalho foram obtidas barras da liga (Fe0,80Al0,20)97B3 por solidificação direcional (SD), nos diâmetros de 3 e 4 mm, com o objetivo de melhorar a magnetostricção desse material através da introdução de textura. As etapas de produção das barras envolveram a fabricação de lingotes da liga por fusão a arco L1, L2 e L6, seguida de usinagem (U) ou forjamento rotativo (F) a quente. O maior comprimento de barra obtido foi de 50 mm. Através de microscopia eletrônica de varredura e análise de composição por espectroscopia de energia dispersiva, detectou-se a presença de boro nas amostras pela visualização do microconstituinte eutético formado da fase ? e da fase Fe2B. Resultados obtidos por difração de raios X indicam que a amostra da liga L1 para o diâmetro de 4 mm apresentou orientação preferencial nas direções , o que causou uma diminução expressiva da magnetostricção se comparada a da amostra do mesmo lingote para o diâmetro de 3 mm. Medidas de magnetização em função do campo magnético aplicado (Ha) indicaram que a magnetização de saturação das amostras que têm boro são em média 181 Am2/kg, sugerindo que as amostras tem ~ 2% de B. A barras obtidas por SD, tratadas termicamente (CTT) a 1100°C por 6 h, alcançaram uma maior magnetostricção (? = ?l/l), comparada as amostras sem tratamento térmico (STT), no qual o maior valor foi de 73 ? 10-6 na direção longitudinal da barra L1 forjada no diâmetro de 3 mm (L1F3-CTT). O maior fator de sensibilidade d?/dH obtido em função do comprimento da barra L1F3 foi de d?/dH = 0,9 x 10-9 m/A para a razão de aspecto ? = 12. Valor da constante anisotrópica K1 calculada a partir dos resultados experimentais se comparadas com dados da literatura, sugerem que em algumas amostras ocorre ordenamento parcial da fase cúbica da matriz, havendo assim a coexistência das fases Fe3Al (D03) e ?. / In this work, bars of the alloy (Fe0,80Al0,20)97B3 were obtained by directional solidification (DS) in diameters of 3 and 4 mm, with the goal of improving the magnetostriction of the material through the introduction of texture. Production steps of the bars involved the manufacture of the alloy ingots, L1, L2, L6, by arc melting, then machining (M) or hot swaging (F). The greatest length that was achieved in a bar was 50 mm. The presence of boron in the samples was identified by scanning electron microscopy and energy dispersive spectroscopy, due to the presence of an eutectic microstructure that has dendrites and a microconstituent formed of phases ? and Fe2B. Results obtained by X-ray diffraction indicates that the bar L1 at the diameter of 4 mm showed preferential orientation in the directions , which caused a significant decrease of the magnetostriction compared to the same sample of the bar of diameter 3 mm. Magnetization measurements as a function of applied magnetic field (Ha) reveal that the saturation magnetization of the samples having boron is in average 181 Am2/kg, suggesting that the samples have ~ 2% of boron. The bars obtained by DS, thermally treated (CTT ) at 1100 ° C for 6 h, achieved higher magnetostrictions (? = ?l/l) compared to the samples without heat treatment.The highest value was 73 ? 10-6 was obtained in the longitudinal direction of the bar L1F in the diameter of 3 mm (L1F3-CTT). The maximum sensitivity factor d?/dH found as a function of the bars lengths was d?/dH = 0.9 x 10-9 m/A for an aspect ratio of ? = 12. Values of anisotropic constant K1, calculated using experimental results suggest that in some samples occur partial ordering of the cubic phase matrix , so there is the coexistence of phases Fe3Al ( D03 ) and ?.

Trabalhos publicados a partir do ano 2000 mostraram que a adição de Ga e Al ao Fe resulta em ligas com elevada magnetoestricção em campos magnéticos baixos, além de boas propriedades mecânicas e baixo custo associado (CLARK, 2001; GURUSWAMY, 2004). A partir daí os esforços foram direcionados para a descoberta de novas ligas magnetoestrictivas à base de Fe com propriedades similares às encontradas nas ligas Fe-Ga e Fe-Al. De fato, altos valores de magnetoestricção são de grande interesse para aplicações principalmente em sensores e atuadores, mas valores de magnetoestricção muito baixos ou nulos também proporcionam uma propriedade notável e desejável para muitas aplicações como em transformadores elétricos e sensores de fluxo. Este fenômeno de magnetoestricção ocorre em materiais que exibem deformação elástica na presença de um campo magnético aplicado. No presente trabalho, foi adicionado o titânio ao ferro para avaliar a influência em ligas de Fe-Ti com diferentes frações volumétricas da fase Fe2Ti na magnetoestricção e a relação com a microestrutura das ligas. Foi descoberto que as amostras de Fe100-xTix para x < 34,0 at.% apresentam uma magnetoestricção muito pequena. O Ti tem uma pequena solubilidade no ?-Fe, de aproximadamente 8,5% a 1200 ºC e diminui a 5% a 1000 ºC formando uma fase que também é ferromagnética. Assim, quando a solubilidade de Ti em ?-Fe é excedida há então a formação desta fase ferromagnética ordenada Fe2Ti chamada de Laves, com estrutura cristalina C14. Como a quantidade de Ti aumenta nas ligas estudadas, a fração volumétrica da fase Laves também aumenta e assim foi possível avaliar a magnetoestricção e a microestrutura das ligas formadas. Para isso, foram produzidas por fusão a arco as ligas com 1,61% a 34,0 % de Ti. Todas estas ligas foram submetidas a tratamentos térmicos em 1200 °C por 60 h para fim de homogeneização destas. A magnetoestricção de saturação (?S) medida nas amostras foi muito pequena. Para as ligas com 20 e 28,0% Ti, a ?S foi positiva nas e para as demais, ?S foi negativa. Concluiu-se que a substituição do Fe por Ti de um modo geral melhorou a magnetoestricção do Fe, porém a melhora não foi tão relevante quanto à observada pela substituição por Ga. / Since 2000, studies indicated that the addition of Ga and Al in Fe results in alloys with high magnetostriction at low magnetics fields as well as good mechanical properties and low cost associated (CLARK, 2001; GURUSWAMY, 2004). Since that, efforts have been directed to the discovery of new magnetostrictive Fe-based alloys with similar properties to those found in Fe-Ga and Fe-Al alloys.In fact, high values of magntetostriction are of great interest for applications, mainly in electric sensors and actuators but low values or zero magnetostriction is also a remarkable property, desirable for many applications such as electric transformers and fluxgate sensor cores. This phenomenon of magnetostriction occurs in materials that exhibit elastic strain in the presence of an applied magnetic field. In the present work, titanium was added to iron with the purpose of evaluating its influence on the magnetostriction of Fe. The variation on the magnetostriction was investigated as a function of different volumetric fractions of ordered phase Fe2Ti that coexist with the ?-phase. It was found that the samples of Fe100-xTix for x < 34,0 at.% has a very small magnetostriction. The Ti has a small solubility in ?-Fe, of approximately 7,0 % 1200 ºC and reduces at 5% 1000 ºC forming a phase that also is ferromagnetic. Thus, when the solubility of Ti in ?-Fe is exceeded there is the formation of this ordered phase Fe2Ti, a Laves phase, with crystalline structure C14. As the amount of Ti increases in the alloys, the fraction of volume of the Laves phase also increases and then it was possible to evaluate the magnetostriction and the microstructure of the alloys formed. Therefore, Fe-Ti alloys were produced by arc melting with 1,61% to 34,0 % of Ti. All the Fe-Ti alloys were heat-treated at the temperatures of 1200 °C for 60 h intending to homonezation of the alloy. The saturation magnetostriction (?S) measured in the samples was small. For alloys with 20 and 28% of Ti ,?S was positive and for the other samples, ?S was negative. We concluded that the substitution of Fe by Ti generally improved the magnetostriction of Fe, but the improvement was not as relevant as that observed by Ga substitution.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:15:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3378.pdf: 3991405 bytes, checksum: c6b2048415c68c99866303d7c910e05d (MD5) Previous issue date: 2010-08-15 / Universidade Federal de Minas Gerais / Nowadays, the optimized magnetoelectric coupling in particulate composites is based on the optimization of the processing techniques, which support an integrity interface between the phases, and on the novel combinations of the ferroelectric and ferromagnetic phases. In this context, this work suggests the synthesis and characterization of particulate magnetoelectric composites of different ferroelectric systems, of compositions in the morphotropic phase boundary (MPB)- since they show a maximization of the piezoelectric coefficients- coupled with nickel or cobalt ferrites- since they show great magnetoestrictive coefficients. As ferroelectric phases, the lead zirconate titanate, or Pb(Zr0,53Tio,47)O3 (of simple perovskite structure), the lead titanate modified magneion niobate titanate, or 0,675Pb(Mg1/3Nb2/3)- 0,325PbTiO3 (of complex perovskite structure) and the lead barium niobate, or Pb0,61Ba0,39Nb2O6 (of tungsten bronze structure), where choosen. The ferroelectric/ferrite system composites were obtained in the molar ratio 80/20, by the conventional solid state and oxide mixing technique. The ceramic bodies were densified in different conditions, as a function of the time and temperature, by the conventional sintering process, or by the uniaxial hot pressing process. The relationship between the kind/combination of the phases, sintering techniques, and processing parameters, with the densification degree and the phases integrity was determined by structural, microestructural, physical and electrical characterization of the ceramic composites (with attention in those composed by nickel ferrite). As the main result, a processing protocol (validated only for the hot pressed composites, since the conventional sintering process generated conductive ceramics), independent of the constituent phases, which allows the synthesis adequate composites for research and application in the industry, were novelty determined. This protocol were also tested with significant results for composites based on cobalt ferrites. For all the cases of optimized processing conditions, dielectric, magnetic and magnetoelectric characterizations locking for the influences of the ferroelectric and/or magnetic phases in the multiferroic properties were performed. The values of magnetoelectric coefficients (xME) were close or higher than the most of the common particulate composites, and the PMN-PT/NFO shown the highest ratio dxME/dH of the studied materials. A general picture of the relationship between the magnetoelectric response and the research parameters, in this work, is presented, proving the relationship between the high density and integrity of the phases and the maximization of the magnetoelectric coupling. / Atualmente, a otimização do acoplamento magnetoelétrico em materiais compósitos particulados baseia-se na busca por técnicas de processamento que favoreçam uma interface íntegra entre as fases, e por novas combinações composicionais de fases ferroelétricas e magnéticas. Nesse contexto, este trabalho propõe a síntese e caracterização de compósitos magnetoelétricos particulados de diferentes sistemas ferroelétricos, com composições na região de contorno de fase morfotrópico (CFM) por apresentarem maximização dos coeficientes piezoelétricos nessa região combinados com ferritas de níquel ou cobalto por apresentarem relativamente altos coeficientes magnetostrictivos entre as ferritas. Para as fases ferroelétricas, as composições escolhidas foram o titanato zirconato de chumbo, ou Pb(Zr0,53Tio,47)O3 (estrutura perovskita simples), o niobato de magnésio modificado com titanato de chumbo, ou 0,675Pb(Mg1/3Nb2/3)-0,325PbTiO3 (perovskita complexa) e o niobato de bário e chumbo, ou Pb0,61Ba0,39Nb2O6 (estrutura tungstênio bronze). Compósitos dos sistemas ferroelétrico/ferrita foram obtidos na razão molar de 80/20, utilizando o método convencional de mistura de óxidos. Para densificação dos corpos cerâmicos, em diferentes condições de temperatura/tempo, foram utilizadas as técnicas de sinterização convencional e sinterização assistida por pressão (ou no caso, prensagem uniaxial a quente). A relação entre tipo/combinação de fases, técnicas de sinterização, e parâmetros de processamento, com o grau de densificação e de integridade entre as fases foi determinada a partir da caracterização estrutural, microestrutural, física e elétrica dos corpos cerâmicos compósitos (particularmente para aqueles com ferrita de níquel). Como resultado, foi determinado pela primeira vez, um protocolo de processamento (validado apenas para a sinterização assistida por pressão, já que a convencional gerou corpos cerâmicos condutivos) que, independentemente das fases constituintes, possibilita a obtenção de compósitos adequados para investigação e aplicação como multiferróicos magnetoelétricos. Tal protocolo foi testado e bem sucedido para o caso dos compósitos com ferrita de cobalto. Para todos os casos de condições de processamento otimizadas, foram realizadas a caracterização dielétrica, magnética e magnetoelétrica, para a investigação da influência da fase ferroelétrica e/ou magnética nas propriedades multiferróicas. Os valores de coeficiente magnetoelétrico (xME) encontrados foram próximos ou superiores aqueles da maioria dos compósitos particulados já conhecidos, com a combinação PMN-PT/NFO, apresentando a maior razão dxME /dH entre os compósitos estudados. Um quadro geral da dependência da resposta magnetoelétrica em função dos principais parâmetros utilizados para a investigação, neste trabalho, é apresentado comprovando a estreita relação entre alta densidade e integridade de fases com a maximização do acoplamento magnetoelétrico.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:16:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3015.pdf: 6662124 bytes, checksum: 2e073d936c97a8215f1bd456197367e5 (MD5) Previous issue date: 2010-03-22 / Universidade Federal de Minas Gerais / In this work we studied the magnetic properties of nickel ferrite and the (1-x)Pb(Mg1/3Nb2/3)-xPbTiO3/NiFe2O4 (PMN-PT/NFO) multifferroic composite syntherized in different temperatures. The magnetization, magnetostriction and magnetoelectric effect measurements were performed as a function of applied magnetic field at room temperature. The goals of the work were the developement of the instrumentation. For magnetoestriction measurements a capacitive cell was design for this application. The magnetoelectric measurements were performed in two experimental setup: one uses the Physical Properties Measurements System (PPMS) by Quantum Design and the other system was adapted in a vibration sample magnetometer (VSM) We observed that magnetic properties present a dependence with the synthesis conditions as well as the nickel ferrite than the composite sample. We observed also an intrinsic dependence with the magnetostriction properties of composite. / Nessa dissertação estudamos as propriedades magnéticas de amostras de ferritas de níquel e do compósito multiferróico (1-x)Pb(Mg1/3Nb2/3)- xPbTiO3/NiFe2O4 (PMN-PT/NFO) sinterizado em diferentes temperaturas. Foram realizadas medidas de magnetização em função do campo magnético, medidas de magnetoestricção e medidas do efeito magnetoelétrico. O foco principal do nosso estudo foi o desenvolvimento de uma instrumentação para a realização de tais medidas. Para isso, foi aperfeiçoada uma célula capacitiva desenvolvida durante meu trabalho de iniciação científica para a realização de medidas de magnetoestricção. Além disso, foram montados dois sistemas para a realização de medidas de efeito magnetoelétrico. Um desses sistemas utiliza utiliza o Physical Properties Measurement System (PPMS) da Quantum Design e o outro utiliza um magnetômetro de amostra vibrante (VSM). Observamos que, tanto nas amostras de ferrita quanto nas amostras de compósito, existe uma dependência das propriedades magnéticas com a temperatura de sinterização. Além disso, também foi observada a dependência das propriedades magnetoelétricas com as propriedades magnetoestrictivas dos compósitos, no qual mostramos que o efeito magnetoelétrico é devido às propriedades magnetoestrictivas dos compósitos.

Neste trabalho foram obtidas barras da liga (Fe0,80Al0,20)97B3 por solidificação direcional (SD), nos diâmetros de 3 e 4 mm, com o objetivo de melhorar a magnetostricção desse material através da introdução de textura. As etapas de produção das barras envolveram a fabricação de lingotes da liga por fusão a arco L1, L2 e L6, seguida de usinagem (U) ou forjamento rotativo (F) a quente. O maior comprimento de barra obtido foi de 50 mm. Através de microscopia eletrônica de varredura e análise de composição por espectroscopia de energia dispersiva, detectou-se a presença de boro nas amostras pela visualização do microconstituinte eutético formado da fase ? e da fase Fe2B. Resultados obtidos por difração de raios X indicam que a amostra da liga L1 para o diâmetro de 4 mm apresentou orientação preferencial nas direções , o que causou uma diminução expressiva da magnetostricção se comparada a da amostra do mesmo lingote para o diâmetro de 3 mm. Medidas de magnetização em função do campo magnético aplicado (Ha) indicaram que a magnetização de saturação das amostras que têm boro são em média 181 Am2/kg, sugerindo que as amostras tem ~ 2% de B. A barras obtidas por SD, tratadas termicamente (CTT) a 1100°C por 6 h, alcançaram uma maior magnetostricção (? = ?l/l), comparada as amostras sem tratamento térmico (STT), no qual o maior valor foi de 73 ? 10-6 na direção longitudinal da barra L1 forjada no diâmetro de 3 mm (L1F3-CTT). O maior fator de sensibilidade d?/dH obtido em função do comprimento da barra L1F3 foi de d?/dH = 0,9 x 10-9 m/A para a razão de aspecto ? = 12. Valor da constante anisotrópica K1 calculada a partir dos resultados experimentais se comparadas com dados da literatura, sugerem que em algumas amostras ocorre ordenamento parcial da fase cúbica da matriz, havendo assim a coexistência das fases Fe3Al (D03) e ?. / In this work, bars of the alloy (Fe0,80Al0,20)97B3 were obtained by directional solidification (DS) in diameters of 3 and 4 mm, with the goal of improving the magnetostriction of the material through the introduction of texture. Production steps of the bars involved the manufacture of the alloy ingots, L1, L2, L6, by arc melting, then machining (M) or hot swaging (F). The greatest length that was achieved in a bar was 50 mm. The presence of boron in the samples was identified by scanning electron microscopy and energy dispersive spectroscopy, due to the presence of an eutectic microstructure that has dendrites and a microconstituent formed of phases ? and Fe2B. Results obtained by X-ray diffraction indicates that the bar L1 at the diameter of 4 mm showed preferential orientation in the directions , which caused a significant decrease of the magnetostriction compared to the same sample of the bar of diameter 3 mm. Magnetization measurements as a function of applied magnetic field (Ha) reveal that the saturation magnetization of the samples having boron is in average 181 Am2/kg, suggesting that the samples have ~ 2% of boron. The bars obtained by DS, thermally treated (CTT ) at 1100 ° C for 6 h, achieved higher magnetostrictions (? = ?l/l) compared to the samples without heat treatment.The highest value was 73 ? 10-6 was obtained in the longitudinal direction of the bar L1F in the diameter of 3 mm (L1F3-CTT). The maximum sensitivity factor d?/dH found as a function of the bars lengths was d?/dH = 0.9 x 10-9 m/A for an aspect ratio of ? = 12. Values of anisotropic constant K1, calculated using experimental results suggest that in some samples occur partial ordering of the cubic phase matrix , so there is the coexistence of phases Fe3Al ( D03 ) and ?.

No presente trabalho foram produzidas duas ligas policristalinas de Fe-Ga e Fe-Ga-B para estudar a influência do boro nas propriedades piezomagnéticas da liga Fe-Ga. As propriedades piezomagnéticas foram obtidas a partir de medidas de magnetostricção (&lambda;) em função de campo magnético (H) pelo coeficiente d33 = d&lambda;/dH e medidas de indução magnética (B) em função da tensão compressiva aplicada (&sigma;) pelo coeficiente d*33 = dB/d&sigma;. A composição escolhida foi com 18,6% de Ga para ambas as ligas, que é a composição que possui o maior valor de magnetostricção na liga binária. A análise da microestrutura indicou a presença das fases Fe(Ga)-&alpha; (A2) e Fe3Ga (D03) para ambas as ligas e da fase Fe2B para a liga ternária. A presença da fase Fe2B causou o refinamento dos grãos e consequentemente um pequeno aumento do campo coercitivo da liga Fe-Ga-B se comparada à liga Fe-Ga e, além disto, aumentou o campo de saturação. Consequentemente os coeficientes piezomagnéticos da liga com boro foram duas vezes menores que da liga Fe-Ga. A igualdade d33* = d33 não é satisfeita para a liga Fe-Ga nem para a Fe-Ga-B, significando que os experimentos não foram realizados em condições estritamente reversíveis. Atribui-se esta irreversibilidade à alta velocidade de carregamento usada nos experimentos de B vs &sigma;. No entanto, a dependência dos coeficientes piezomagnéticos do campo magnético e da tensão compressiva aplicada da liga Fe-Ga-B é bem menor que da liga Fe-Ga e os valores obtidos de ~ 4 nm/A são suficientemente adequados para muitas aplicações. / In this work were maked two polycrystalline alloys of Fe-Ga e Fe-Ga-B for to study the influence of borun in the piezomagnetc properties of the Fe-Ga alloys. The piezomagnetc properties were obteined from magnetostrictive measuments (&lambda;) in function of magnetic field (H) by the coefficient d33 = d&lambda;/dH and magnetic induction measuments (B) in function of compressive stress applied (&sigma;) by the coefficient d*33 = dB/d&sigma;. The chosen composition were 18.6% of Ga to both alloys, which is the composition for the largest magnetostriction to the binary alloy. The microstructural analysis indicated the presence of the phases Fe(Ga)-&alpha; and Fe3Ga (D03) for the both alloys and Fe2B phases to the ternary alloy. The presence of the Fe2B caused the refinament of the grains and consequently a small increase in the coercive field of the Fe-Ga alloy and, in addition, increased the saturation field. Consequently, the piezomagnetic coefficients of the boron alloys were twice as low as that of the Fe-Ga alloy. The equality d33* = d33 was not satisfied for the Fe-Ga and to Fe-Ga-B meaning that the experiments were not performed under strictly reversible conditions. This irreversibility was attributed to the high loading speed used in the experiments of B vs &sigma;. However, the dependence of the piezomagnetic coefficients of the magnetic field and the applied compressive stress of the Fe-Ga-B alloy is much lower than that of the Fe-Ga alloy and the values obtained from ~ 4nm/A are sufficiently suitable for many applications.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:15:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6110.pdf: 44023260 bytes, checksum: 623d04464bda36aa00596110b1fe002c (MD5) Previous issue date: 2014-04-01 / Universidade Federal de Minas Gerais / In this thesis we study the magnetic properties of the multiferroic composite (1-x)Pb(Mg1/3Nb2/3)-xPbTiO3/CoFe2O4 (PMN-PT/CFO) sintered by hot forging. Magnetization as a function of magnetic field, magnetoelectric effect and magnetostriction effect measurement were carried out at different temperatures. In the magnetization measurements there was a decrease in the value of the saturation magnetization and an increase in the value of the coercive field when compared with a sample of pure ferrite. AC susceptibility as a function of magnetic field measurements showed no change in the value of the in-phase component as a function of the frequency for measurements performed at 5 K. Magnetostriction as a function of the temperature of the samples PMNPT/ CFO and pure CFO measurements showed that the standard model that describes the magnetostrictive behavior was not sufficient to describe the obtained results. To explain the behavior of the magnetostriction was necessary to introduce terms of stress and piezomagnetism in the Gibbs free energy equation. Thus, it was possible to describe the behavior of these materials both at 300 K as at 5 K. In the magnetoelectric effect measurements it was observed that there is a strong dependence on the behavior of the curve with the frequency of the AC magnetic field and temperature. This dependence is associated with the population of the energy levels of the ferromagnetic phase that does not contribute to the magnetostrictive effect. Based on the adiabatic susceptibility model, it was able to describe this dependence in the magnetoelectric effect. Furthermore, we measured the magnetoelectric effect of the composite (1- x)Pb(Mg1/3Nb2/3)-xPbTiO3/NiFe2O4 (PMN-PT/NFO) and compared with the previously results. We didn't observe the same frequency dependence as in the composite sintered with CFO. This result is associated with the spin/orbit energy levels stabilization. / Nessa tese de doutorado desenvolvemos modelos de magnetização dinâmica com o objetivo de relacionar as propriedades magnetoestrictivas e magnetoelétricas de compósitos multiferróicos do tipo (1-x)Pb(Mg1/3Nb2/3)- xPbTiO3/CoFe2O4 (PMN-PT/CFO) e (1-x)Pb(Mg1/3Nb2/3)-xPbTiO3/NiFe2O4 (PMN-PT/NFO) sinterizados por prensagem à quente. Para validação dos modelos propostos foram realizadas medidas de magnetização, suscetibilidade magnética, magnetoestricção e efeito magnetoelétrico. Observamos que a magnetização de saturação diminui e o campo coercivo aumenta quando comparamos essas grandezas com amostras de ferrita não imersas na matriz ferroelétrica.. Medidas de suscetibilidade AC em função do campo magnético com diferentes frequências mostraram que não há mudança no valor da componente em fase na temperatura de 5 K. Nas Medidas de magnetoestricção em função do campo magnético em diferentes temperaturas nas amostras de PMN-PT/CFO e CFO mostraram que o comportamento magnetoestrictivo não era apenas proporcional ao quadrado da magnetização. Para explicar os resultados introduzimos no modelo termos de stress e piezomagnetismo na equação da energia livre de Gibbs. Nas medidas de efeito magnetoelétrico observamos uma forte dependência na resposta da amostra em função da frequência do campo magnético AC e da temperatura. Propusemos que essa dependência está associada à população dos níveis de energia da fase ferromagnética que não contribuem diretamente para o efeito magnetoestrictivo e consideramos que nesse caso o sistema se encontra na condição adiabática. A partir dessas hipóteses, foi possível descrever essa dependência do efeito magnetoelétrico.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:16:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6338.pdf: 4271187 bytes, checksum: 2fab2f3efbbab6dc48faa563208e3ee0 (MD5) Previous issue date: 2014-08-26 / Financiadora de Estudos e Projetos / This work was studied the magnetic and electrical properties of particulate multiferroic composite Pb (Zr0,52Ti0,48) O4 / CoFe2O4 (PZT / CFO) (0-3 type) prepared by the polymeric method of Pechini and sintered by ultra-rapid method in microwave and conventional oven, with two molar concentration (80/20 and 50/50). These samples were characterized by ferroelectricity measurements as a function of applied electric field. And magnetization, magnetostriction and magnetoelectric effect as a function of magnetic applied. The main goal of our study was to analyze and characterization of the magnetic and magnetoeletric dependence of particulate composites PZT / CFO, where these samples exhibits two different grains size distribution of cobalt ferrite when compared of grain size average of PZT matrix, with two methods of sintering. We observed these samples present a dependence of the magnetic properties with the methods of sintering and the average grain size of ferrimagnetic phase. This effect was observed in the electric polarization of the ferroelectric PZT. In addition, differences were observed in the magnetic properties 5K and 300K, especially in the coercive field, for samples of cobalt ferrite and composite PZT / CFO 50/50, associated to differences of apparent densities. / Nesta dissertação foram estudadas as propriedades magnéticas e elétricas do compósito multiferróico particulado de Pb(Zr0,52Ti0,48)O4/CoFe2O4(PZT/CFO) tipo 0-3 preparado pelo método polimérico de Pechini e sinterizado pelo método ultra-rápido em forno microondas e em forno convencional, nas relações molares 80/20 e 50/50. Foram realizadas medidas de ferroeletricidade em função do campo elétrico, magnetização em função do campo magnético, medidas de magnetoestricção e do efeito magnetoelétrico. O foco principal do nosso estudo foi análise e caracterização da resposta magnética e magnetoelétrica dos compósitos particulados PZT/CFO, levando-se em conta a contribuição da distribuição de dois tamanhos de grãos médios bem definidos da ferrita de cobalto, em relação ao tamanho do grão médio da matriz de PZT, comparando os métodos de sinterização. Observamos que, tanto nas amostras de ferrita de cobalto quanto nas amostras de compósitos, existe uma dependência das propriedades magnéticas com os métodos de sinterização e o tamanho do grão médio da fase ferrimagnética. Este efeito também foi observado na resposta da polarização elétrica, da fase ferroelétrica de PZT. Além disso, foram observadas as diferenças nas propriedades magnéticas a 5K e 300 K, principalmente, no campo coercivo, para as amostras de ferrita de cobalto e os compósitos de PZT/CFO 50/50, atribuídas às diferenças das densidades aparentes.

No presente trabalho foram produzidas duas ligas policristalinas de Fe-Ga e Fe-Ga-B para estudar a influência do boro nas propriedades piezomagnéticas da liga Fe-Ga. As propriedades piezomagnéticas foram obtidas a partir de medidas de magnetostricção (&lambda;) em função de campo magnético (H) pelo coeficiente d33 = d&lambda;/dH e medidas de indução magnética (B) em função da tensão compressiva aplicada (&sigma;) pelo coeficiente d*33 = dB/d&sigma;. A composição escolhida foi com 18,6% de Ga para ambas as ligas, que é a composição que possui o maior valor de magnetostricção na liga binária. A análise da microestrutura indicou a presença das fases Fe(Ga)-&alpha; (A2) e Fe3Ga (D03) para ambas as ligas e da fase Fe2B para a liga ternária. A presença da fase Fe2B causou o refinamento dos grãos e consequentemente um pequeno aumento do campo coercitivo da liga Fe-Ga-B se comparada à liga Fe-Ga e, além disto, aumentou o campo de saturação. Consequentemente os coeficientes piezomagnéticos da liga com boro foram duas vezes menores que da liga Fe-Ga. A igualdade d33* = d33 não é satisfeita para a liga Fe-Ga nem para a Fe-Ga-B, significando que os experimentos não foram realizados em condições estritamente reversíveis. Atribui-se esta irreversibilidade à alta velocidade de carregamento usada nos experimentos de B vs &sigma;. No entanto, a dependência dos coeficientes piezomagnéticos do campo magnético e da tensão compressiva aplicada da liga Fe-Ga-B é bem menor que da liga Fe-Ga e os valores obtidos de ~ 4 nm/A são suficientemente adequados para muitas aplicações. / In this work were maked two polycrystalline alloys of Fe-Ga e Fe-Ga-B for to study the influence of borun in the piezomagnetc properties of the Fe-Ga alloys. The piezomagnetc properties were obteined from magnetostrictive measuments (&lambda;) in function of magnetic field (H) by the coefficient d33 = d&lambda;/dH and magnetic induction measuments (B) in function of compressive stress applied (&sigma;) by the coefficient d*33 = dB/d&sigma;. The chosen composition were 18.6% of Ga to both alloys, which is the composition for the largest magnetostriction to the binary alloy. The microstructural analysis indicated the presence of the phases Fe(Ga)-&alpha; and Fe3Ga (D03) for the both alloys and Fe2B phases to the ternary alloy. The presence of the Fe2B caused the refinament of the grains and consequently a small increase in the coercive field of the Fe-Ga alloy and, in addition, increased the saturation field. Consequently, the piezomagnetic coefficients of the boron alloys were twice as low as that of the Fe-Ga alloy. The equality d33* = d33 was not satisfied for the Fe-Ga and to Fe-Ga-B meaning that the experiments were not performed under strictly reversible conditions. This irreversibility was attributed to the high loading speed used in the experiments of B vs &sigma;. However, the dependence of the piezomagnetic coefficients of the magnetic field and the applied compressive stress of the Fe-Ga-B alloy is much lower than that of the Fe-Ga alloy and the values obtained from ~ 4nm/A are sufficiently suitable for many applications.