IFEG   20353
INSTITUTO DE FISICA ENRIQUE GAVIOLA
Unidad Ejecutora - UE
congresos y reuniones científicas
Título:
Microestructura y propiedades magnéticas de aleaciones Ni2MnGa producidas mediante colada por succión
Autor/es:
A.M. CONDÓ; J.L. PELEGRINA; A.M. CONDÓ; J.L. PELEGRINA; L.M. FABIETTI; S.E. URRETA; L.M. FABIETTI; S.E. URRETA; G. POZO LÓPEZ; R.H. MUTAL; G. POZO LÓPEZ; R.H. MUTAL
Lugar:
Copiapó
Reunión:
Congreso; 17° Congreso Internacional de Metalurgia y Materiales CONAMET-SAM; 2017
Institución organizadora:
Sociedad Chilena de Metalurgia y Materiales
Resumen:
Las aleaciones con memoria de forma ferromagnéticas (MFM) constituyen una nueva clase de materiales inteligentes, que combinan las propiedades del ferromagnetismo con aquellas de la transformación martensítica termoelástica. Presentan deformaciones macroscópicas relativamente elevadas (hasta ~10%) bajo la aplicación de un campo magnético externo. Este fenómeno, conocido como "deformación inducida por campo magnético", es consecuencia del movimiento de bordes de maclas inducido por el campo magnético, en la fase martensítica ferromagnética del sistema. La magnitud del efecto memoria de forma es importante en monocristales, siendo en general despreciable en muestras policristalinas. Sin embargo, debido a los altos costos involucrados en la fabricación de monocristales y con el objeto de disminuir el tamaño de los actuadores y minimizar las pérdidas por corrientes parásitas, se están produciendo en la actualidad aleaciones policristalinas en forma de cintas, láminas delgadas, esponjas, etc. tratando de optimizar sus propiedades de MFM. Este trabajo se orienta a desarrollar policristales de dimensiones milimétricas de aleaciones con MFM. Para ello, se producen cilindros sólidos de Ni2MnGa, de 1 y 2 mm de diámetro y 5 cm de largo por la técnica de colada por succión. Se espera que esta geometría de solidificación genere una fuerte textura cristalográfica en el material y tensiones residuales elevadas, que favorezcan el efecto MFM en el mismo. La microestructura de los cilindros se estudia empleando difracción de rayos X (DRX), microscopía electrónica de transmisión (TEM) y espectroscopía de rayos X por dispersión de energía (EDS). Las temperaturas de transformación martensítica y las propiedades magnéticas de las muestras se determinan a partir de mediciones en un magnetómetro SQUID. En la Figura 1a se presentan los diagramas de difracción de rayos X de las superficies de los cilindros estudiados y en la Figura 1b, un detalle, en el rango 24°-56° (2θ), de los difractogramas correspondientes a las superficies e interiores de los cilindros, luego de haber sido cortados a la mitad, a lo largo del eje de los mismos, con disco diamantado y sometidos a pulido metalográfico. Estos diagramas, al igual que estudios de difracción de electrones (Figura 2a), indican que a temperatura ambiente las muestras se encuentran en fase Ni2MnGa austenítica con orden L21 y parámetro de red a = (0.5830 ± 0.0002) nm (para ambos diámetros). Por TEM se observan dislocaciones (Figura 2b) y precipitados ricos en Mn, S, Se y P, atribuibles a impurezas del Mn utilizado como precursor. Resultados de microanálisis por rayos X sobre la matriz confirman la composición estequiométrica Ni2MnGa en las muestras. Las temperaturas de transformación martensítica se determinan a partir de curvas de magnetización en función de la temperatura medidas bajo un pequeño campo magnético aplicado (2 mT). Las temperaturas obtenidas (MS ~165 K) se encuentran por debajo del valor encontrado en muestras Ni2MnGa bulk (202 K). Se discute este efecto en términos del grado de orden parcial de la estructura L21, tamaño de los granos y tensiones internas en los cilindros, originadas por el método de procesamiento. La Figura 3 muestra los ciclos de histéresis de los dos clavos, medidos a temperatura ambiente (material en fase austenítica) y a 50 K (fase martensítica). Los ciclos correspondientes a la fase de alta temperatura son consistentes con un material ferromagnético blando, con coercitividades ~3 mT. En fase martensítica, la susceptibilidad diferencial χ(H) presenta dos máximos, asociados a los campos críticos μ0 χHC. Los valores de estos campos son comparables con los reportados para desanclar y mover paredes de macla en las fases martensíticas moduladas, por lo que los cilindros son fuertes candidatos a presentar MFM.