136 Buktt II
ID0200061
iali
>9S
STUDIPOLA DIFRAKSISINAR-X PADA PADUAN MAGNET
PERMANEN NcfeFe^B
Mujamilah, Ridwan
PPSM-BATAN, Kawasan PuspitekSerpong Tangerang
15310-ABSTRAK
STUDI POLA DlFRAKSl SINAR-Z PADUAN MACNET PERMANEN Nd2FeuB.Telah diiakukan
analisa pada pola difraksi sinar-X dari paduan magnet permanen NdiFe \nB yang dimagnetisasi dengan medan magnet luar maksimum 15 kOe. Analisa menunjukkan bahwa paduan mempunyai anisotropi magnetokristalin uniaksial dengan sumbu mudahpadasumbu c serta menunjukkan adanya kecenderungan magnetisasi yang kuat.
ABSTRACT
X-RAYDIFFRACTIONSTUDYOFNd2FeuBPERMANENTMAGNETALLOY.AnalisationofX-ray diffraction pattern ofNdiFewBpermanent magnet alloy magnetized in maximum appliedfield o/15 kOe has been done. The result shows thal Ihis alloy has a uniaxial mcgnetocrystallim anisotropy wilh c-axes as easy axes and this alloy also shows a very strong magnetisation behavionr.
PENDAHULUAN
S
alah satu persyaratan teknis dari paduan magnet permanen adalah bahwa paduan ini harus mampu mempertahankan kondisi termagnetisasi kuat pada saat medan magnetisasi luar telah dihilangkan. Ini berarti bahwa paduan magnet permanen disamping harus mempunyai momen magnet tinggi juga harus memiliki sifat anisotropi yang besar. Berbagai metoda pengukuran sifat-sifat ini biasariya dilakukan menggunakan magnetometer dan khususnyauntuk sifat anisotropi harus menggunakan paduan dalam bentuk kristal tunggal, yang tak selalu dapat ditumbuhkan pada setiap kristal paduan. Untuk dapat mengatasi kesulitan ini, terutama untuk karakterisasi / penelitian awal sifat paduan magnet permanen , diperlukan metoda pengukuran alterr.atif dimana cuplikan yang digunakan tak harus berupa kristal tunggal. Salah satu altematif metoda pengukuran yang dapat dilakukan adalah dengan mempelajari pola diffraksi dari paduan magnet permanen yang telah dimagnetisasi.Pada perielitian ini dilakukan studi pola difraksi dari paduan magnet permanen NdaFenB yang merupakan salah satu paduan magnet permanen generasi terbaru yang memiliki unjuk kerja magnetik %angat baik. Penyiapan paduan . dilakukan mengikuti metoda / cara pembuatan seperti yang dilakukan oleh Sagawa " l Data
difraksi dikumpulkan dengan menggunakan difraktometer sinar-X, sedangkan magnetisasi dilakukan menggunakan medan elektromagnet. Dari pengukuran ini diharapkan dapat diketahui sifat magnetik paduan secara kualitatif.
TATAKERJA
Penyiapan PaduanIngot dengan komposisi seperti pada tabel l yang diperoleh dari Johnsonn Maithey.-dihaluskan menjadi serbuk dengau menggunakan "centrifugal Ball Mill" dalam suasana Argon. Ingotditempatkan dalam wadah Agathe dan penghalusan dilakukan dengan mengunakan bola-bola Agathe. Penghalusan dilakukan sampai diperoleh serbuk berukuran ± 75 nm. Untuk penelitian anisotropi, serbuk disearahkan dalam beberapa harga kuat medan magnet dengan kuat mcdan maksimum 15 k'Oe dan kondisi termagnetisasi dipertahankan dengan mengeraskan serbuk dalam epoxy resin. Serbuk dibentuk menjadi cuplikan dengan diameter
1 cm dan tebal 2 rtun. Pengambilan Data
Untuk penentuan fasa paduan, data difraksi diambil pada cuplikan serbuk yang ditempatkan pada cetakan plexyglass dalam interval sudut 20-70. Untuk penentuan anisotropi, peng'ambilan data
Prosiding Perteimtan tlnn Presenlasi llnuah
PPNY-liATAN Yogyakarta 25-27 Ap'tU 1995 ISuku II 137
dilakukan dimana sinar datang tegak lurus pada arah magnetisasi (lihat gambar)
cupllkan
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengamatan pola difraksi sinar-X dari ingot seperti yang diperlihatkan pada gambar 1 yang dianalisa dengan menggunakan program simulasi Rietveld p i dan menggunakan parameter dari Herbst (i>1 , menunjukkan telah terbentuk fasa Nd2Fei4B. Bila dibandingkan dengan komposisi ingot terlihat adanya sebagian fasa yang diperkaya oleh Nd. Tetapi prosentasinya jauh lebih kecil dibandingkan
Tabel 1. Komposisi Ingot Nd-Fe-B
No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Unsur Nd Pr La C'e Fe Al Si Cu Mg Ca B C 0 N % berat 27,47 0,10 <0,0I <0,01 71,18 0,16 0,05 0,02 • <o,oi <0,01 1,02 110(ppm) 542 (ppm) 38 (ppm)
prosentasi Nd2FeMB, sehingga tidak terlihat adanya puncak tambahan pada pola difraksi sinar-X.
Gambarl. Pola difraksi Sinar-X ingot NdiFenB 1SC0 tcra 500 o \ax> s» o I5C0 WCO 500 15» 3C0 1 I. L
1 ••' ••'•
Gambar 2. Pota difraksi Sinar-X serbuk + resin:
a/. Ha=0; b/. Ha=7,5 kOe; c/.
- Ha=ll,5kOe;J/.Ha=15kOe
Pola difraksi sinar-X untuk cuplikan yang termagnetisasi diperlihatkan pada gambar 2a, b, c, d. Puncak-puncak difraksi ini selanjutnya diLadeks dengan parameter yang sama seperti pada ingot. Terlihat ada puncak-puncak yang makin naik,
13S liuku II
Prosiding I'erienwan dan Presentasi Ilnualt PPNY-BATAN Yo«_yakarta25-27Aprit 1995
makin turun atau muncu! puncak baru (lihat gambar 3a, b, c, d, e ) .
Gambar 3. Pola difraksi Sinar-X serbuk + resin :
a/. interval (20-30); b/. intarval (30-40); c/. inierval (40-50); d/. inlerval (50-60); e. interval (60-70)
Perbandingan antar intensitas selengkap'nya diberikan pada tabel 2. Dari analisa ini terlihat bahwa penyearahan serbuk oleh medan magne't memberikan efekpreferredorientation pada serbuk yang berakibat terjadi perubahan intensitas pola difraksi. dengan asumsi bahvva ukuran serbuk cukup kecil sehingga bisa diambil pendekatan
single domain particle [Stoner-Wohlfarth, 4],
pengorentasian serbuk ini bisa dianggap sejajar dengan penyearahan momen bahan pada sumbu arah mudahnya. Sehingga dari data-data perubahan puncak pola difraksi ini dapat disimpulkan bahwa panduan ini mempunyai anisotropi magnetik uniaksial dengan sumbu mudah pada sumbu c. Dari pola-poJa ini juga terlihat adanya pergeseran posisi puncak yang bergeser kearah 2 lebih besar (lihat gambar 4). Fenomena ini mungkin berkaitan dengan mekanisasi magnetisasi dan perubahan posisi atom-atom akibat proses magnetisasi. Untuk mengetahui secara pasti hal ini, perlu dilakukan studi difraksi resolusi tinggi dan dilanjutkan
Tabcl 2. I'crbandingan intensitas cuplikan pada bcbcrapa harga mcdan magnet luar, Ila (sl : Ha=0; s2 : Ha=7,5 kOe; s3 :
hkl 210 202 212 004 222 311 204 214 105 313 322 224 410 411 330 331 412 510 503 326 440 434 550 317 610 515 620 sl 200 275 240 300 200 350 210 300 180 250 500 400 250 150 100 150 100 120 100 s2 210 200 280 1750 420 750 150. 125 75 75 130 s3 225 210 250 1970 500 800 170 160 80 75 135 s4 . 350 310 300 320 1950 600 800 180 175 100 100 150
dengan analisa penghalusan data. Gambar 5 menunjukkan grafik antara intensitas puncak (410) sebagai fungsi medanmagnet luar. Dari grafik ini terlihat adanya kecsnderungan magnetisasi yang kuat dan bila.dibandingkan dengan hasil yang diperoleh Sagawa w (lihat gambar 6) j u g a menunjukkan bahwa sumbu mudah magnetisasi paduan ini adalah sumbu c. Sebagai koreksi akhir, pada gambar 7 diperlihatkan perbandingan antara
Prosiding Pcrtemuun dan Presentasl llmiah
PPNY-BATAN Yogyakarta25-27Ap/H 1995 Buku II 139
pola difraksi ingot dan po!a difraksi serbuk dalam epoxy resin. Kesesuaian antara kedua pola menunjukkan bahwa epoxy resin tidak meinberikan pola/puncak tambahan.
Gambar4. Grafik Posisi Puncak sebagai fungsl dari medan agnet luar, Ha
0.4 O.S 0.8 Hi
GambarS. Grafik Intensilas Puncak (410) sebagai fungsi dari medan agnet luar
"0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Hignelic field |MA/ro|
Gatnbar 6. Graflk magnetisasi vs medan magnet luar dari kristal tunggal
(sagawa et.all5])
Gambar 7. Perbandingan Pola difraksi sinar-X ingot dengan serbuk + resin
KESIMPULAN
Dari hasil-hasil pengamatan dan analisa dapat disimpulkan bahwa:
Paduan Nd^FenB mempunyai anisotropi magnetokristalin uniaksial dengan sumbu mudah pada sumbu c;
- Paduan NdaFe^B mempunyai kecende-rungan magnetisasi yang besar;
- Analisa pola difraksi pada cuplikan termagnetisasi dapat mernberikan informasi kualitatif sifat bahan magnetik.
UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis mengucapkan terima kasih kepada Bpk. Drs. Bambang Heru Pranowo atas pemberian ijin dan bantuan dalam pengambilan data difraksi sinar-X.
DAFTAR PUSTAKA
1. S A G A W A , M . , F U J I M U R A , S . , TOGAWWA,N.,YAMAMOTO,H., MATSUURA,Y.,J.Appl.Phys., 55(6) (1984)20832. RIETVELD.H.M., J.Appl. Crystallogr. 2,65(1969)
3. H5RBST,J.F., CROAT,JJ., PINKERTON, F.E and YELON, W., Phys. Rev.B. (29)(1984)4176
4. STONER, E.C, and WOHLFARTH, E.P., Philos. Trans.R.Soc. L'ondon Ser A240 (1948)599
140 littku 11
l'rosidintz Ptsrtetnua/t tlcn Pres'entasi Uniitih l'l'NY-UATAN Yotjyakarta 25-27April 1995
5. S A G A W A , M . , F U J I M U R A , S . ,
YAMAMOTO, H, MATSUURA, Y and H I R O S A W A . S . , J.Appl.Phys., 57 (0(1985)4094
TANYA JAWAB
Dwl Biyantoro
1. Apakah dengan mengetahni anistropi magnetokristalin uniaksial dengan sumbu mudahpada sumbu C menunjukkan adanya magnetisasi yang kuat, berapa kekuatan tersebnt ?
2. Magnet NdiFe^B lersebut hasil bnatan sendiri atau beli jadi. Jika bnatan sendiri bagaimana cara membuat komposisi agar homogen ?
3. Apa bentnk kristal NdiFe^B.
Mujamilah
1. Ya, karena setidak-tidaknya mempunyai kecenderungan magnetisasi yang kuat, karena bila bahan sudah termagnetisasi, dia tidak mudah terdemagnetisasi bila ada medan magnetisasi luar balik.
2. Ingot Nd2Fei4B kami beli dari Johnsonn-Matthey Jepang, Tetapi untuk pembuatan magnetnya dilakukan sendiri. 3. Bentuk kristai NdiFenB adalah tetragonal
Samin
1. Apa yang dipelajari pada pola difraksi sinar-X ?
2. Cupiikan apayang digunakan ?
3. Apakah yang dimaksnd dengan anistropi mavnetokristalin uniaksial ?
Mujamilah
1. Yang dipelajari dari pola difraksi sinar-X secara umum adalah struktur mikro bahan. Dalam penelitian ini kami mempelajari bagaimana pola ini berubah bila sampel diberi magnetisasi.
2. Cuplikan yang digunakan, cuplikan serbuk
paduan magnet permanen Nd2FeuB yang dimagnetisasi pada harga medan magnet iuar bervariasi.
3. Yang dimaksud anistropi magnetokristalin uniaksial adalah bahwa momen-momen magnetik atom akan terarah/mudah terarah pada satu sumbu kristal bahan saja. bila diberi medan magnet luar. Sumbu areh ini disebut sebagai sumbu mudah maanetisasi.
