Microestructura, morfología y propiedades magnéticas de cintas Ni-Mn-Sn producidas por solidificación ultra-rápida

DRUETTA ESTEBAN; RUBEN H. MUTAL; GABRIELA POZO LÓPEZ; ADRIANA CONDÓ ; FABIETTI L. M.

Córdoba

Congreso; XVII Reunión Anual y X Taller de la Asociación Argentina de Cristalografía; 2022

Universidad Nacional de Córdoba

Las aleaciones tipo Heusler de Ni-Mn-Sn poseen propiedades de interés tecnológico, no solo desde el puntode vista de sus transformaciones estructurales, sino también de sus propiedades magnéticas. Lasuperposición, en temperatura, de transformaciones de fases cristalinas (austenita-martensita) con cambios enestados magnéticos (para-ferromagnético) las convierten en candidatas para ser utilizadas en procesos derefrigeración magnética a través del efecto magnetocalórico (MCE por sus siglas en inglés). La variable parasintonizar en temperatura ambas transformaciones es la composición.En el presente trabajo se producen cintas de la aleación Ni-Mn-Sn, con composiciones nominalesNi50Mn38Sn12 y Ni50Mn37Sn13 mediante la técnica de solidificación ultra-rápida de twin-roller melt spinning,empleando una velocidad tangencial de rodillos de 15 m/s. La morfología, microestructura y propiedadesmagnéticas de las cintas policristalinas en estado as cast se estudian por microscopía confocal, microscopíaelectrónica de barrido (SEM), microscopía electrónica de transmisión (TEM), microanálisis XEDS,difracción de rayos X (XRD) y magnetometría de muestra vibrante (VSM).Las cintas, con un espesor promedio de 50 m y un ancho medio de 2 mm, están formadas por granoscolumnares, de (1,9  0,6) m de ancho y (28  4) m de largo, crecidos perpendicularmente al plano de lacinta a partir de una capa delgada de pequeños granos, equiaxiados, presentes en las superficies de lamuestra, solidificadas en contacto con los rodillos.A temperatura ambiente las muestras Ni50Mn37Sn13 se encuentran en fase austenítica de estructura cúbica L21con parámetro de red a = (5,999  0,002) Å y presentan una orientación preferencial de la dirección [100]perpendicular al plano de las cintas. Por otro lado, las muestras con composición Ni50Mn38Sn12 se encuentranen fase martensítica, presentando una estructura modulada 4O, que puede describirse como unasuperestructura ortorrómbica con grupo espacial Pmma. Resultados de microanálisis por rayos X (XEDS)ratifican la composición nominal en ambas muestras.Las temperaturas características de la transformación martensítica para la composición Ni50Mn38Sn12 resultanen Ms = (330  3) K, Mf = (327  3) K, As = (337  3) K y Af = (340  3) K, donde Ms y Mf son lastemperaturas de inicio y finalización de la transformación al enfriar y As y Af son las respectivastemperaturas de transformación al calentar. La temperatura de Curie de la fase martensítica en estas cintas esTc = (199  3) K.La técnica de twin-roller melt spinning se presenta entonces como una alternativa eficaz para la producciónde aleaciones policristalinas del sistema Ni-Mn-Sn en forma de cintas, de cara a su posible aplicación ensensores, actuadores o dispositivos de refrigeración magnética, evitando posteriores tratamientos térmicospara la obtención de las fases y propiedades de interés.