“La coercitividad de cilindros macizos de Nd60Fe30Al10 enfriados ultra-rápidamente”

R.VALENTE, A.GHILARDUCCI; H.R. SALVA; J.LEVINGSTON, S.E.URRETA, L. M. FABIETTI

Rosario

Congreso; SAM / CONAMET 2011- 11º Congreso Binacional de Materiales y Metalurgia,; 2011

SAM

Las aleaciones Nd60Fe30Al10 amorfizables presentan ferromagnetismo duro, con una coercitividad a temperatura ambiente elevada (≈ 0,4T) aún para muestras masivas, de espesores en el rango entre 1mm y 12mm [1]. En muestras obtenidas por melt spinning y por chill-casting, se observa que la dureza magnética disminuye a medida que aumenta el diámetro de las probetas [2], cuando éste supera los 5mm. G. Kumar et al [3] encuentran que luego de la solidificación ultra rápida la microestructura es multifásica con una matriz amorfa rica en Fe (que es ferromagnética), Nd puro y fases secundarias del sistema NdFeAl de tamaño micrométrico (que son paramagnéticas a temperatura ambiente) y nanopartículas ricas en Nd, similares a la fase d- NdFeAl. R. Sato Turtelli et al. [4] encuentran que la coercitividad elevada estaría asociada a un mecanismo de anclaje fuerte de las paredes de dominio magnético por parte de los clusters y nanocristales de fase d.   Figura 1:Micrografías electrónicas que muestran  la microestructura del centro del cilindro de 5mm  de diámetro . Micrografías (a) (b) y (c) son TEM-BF mostrando regiones de la matriz amorfa con nanocristales embebidos, (d) SEM-SE de la sección transversal del cilindro mostrando la zona del borde, más homogénea y la región central con estructuras de tipo eutéctico algo más gruesas.   En este trabajo se sintetizan mediante la técnica de enfriamiento ultra rápido (Chill-Casting) muestras cilíndricas masivas [diámetro 5 mm] de una aleación Nd60 Fe30 Al10 catalogada como fácilmente amorfizable. Se analiza la microestructura resultante de la síntesis mediante difracción de rayos X y microscopía electrónica de barrido y transmisión. Las propiedades magnéticas se caracterizan mediante los lazos de histéresis, medidos en un magnetómetro de muestra vibrante (VSM), e imágenes de  microscopía de fuerza magnética (MFM). Se observa (Figura 1.d) que estos cilindros de 5mm de diámetro son heterogéneos; que presentan una zona central con morfología típica de un eutéctico y una región cercana al borde de apariencia más homogénea. La zona central contiene regiones donde la matriz es amorfa y tiene embebidos pequeños cristales (Figuras 1.a, b y c) de fases ricas en Nd (tipo d). Los valores del campo coercitivo Hc y del producto de energía (BH)MAX, dependen ambos de la velocidad de enfriamiento; las muestras de menor diámetro son monofases magnéticas mientras que las de mayor espesor se comportan como magnetos bifásicos, con una fase magnética dura  y una blanda desacopladas. Si bien la microestructura de la zona central del cilindro también contiene regiones ferromagnéticas amorfas y pequeños cristalitos paramagnéticos de fase tipo d, eficaces en el anclaje de las paredes de dominio, su coercitividad resulta ser menor, y da lugar a la aparición del comportamiento magnético bifásico, por lo que la coercitividad global de la muestra se reduce.     Referencias   A. Inoue, T. Zhang & A. Takeuchi. Bulk Nd-Fe-Al Amorphous Alloys with Hard Magnetic Properties. Mater. Trans. JIM, vol. 37, no. 2, pags. 99 (1996). W. Kaszuwara, B. Michalski, J. Latuch, M. Leonowicz, Effect of processing parameters on the structure and magnetic properties of Nd60Fe30Al10 alloy. Journal of Magnetism and Magnetic Materials 320 (2008) e51–e54 G. Kumar, J. Eckert, W. Loser, S. Roth & L. Schultz. Effect of Al on microstructure and magnetic properties of mold-cast Nd60Fe(40-x)Alx alloys. Scripta Metallurgia et Materialia, vol. 48, pags. 321-325, 2003. R. Sato Turtelli, D. Triyono, R. H. GrÄossinger Michor, J. H. Espina, J. P. Sinnecker, H. Sassik, J. Eckert, G. Kumar, Z. G. Sun & G. J. Fan. Coercivity mechanism in Nd60Fe30Al10 and Nd60Fe20Co10Al10 alloys. Phys. Rev. B, vol. 61, pags. 54441(2002)