Microestructura y propiedades magnéticas de aleaciones Ni50Mn25+xGa25-x producidas por twin-roller melt spinning

G. POZO LÓPEZ; A.M. CONDÓ; E. WINKLER; S.E. URRETA; L.M. FABIETTI

Valdivia

Congreso; 19° Congreso Internacional de Metalurgia y Materiales CONAMET-SAM; 2019

SOCHIM - SAM

Las aleaciones con memoria de forma ferromagnética Ni-Mn-Ga son materiales inteligentes y multifuncionales que combinan las propiedades del ferromagnetismo con aquellas de la transformación martensítica termoelástica. Además de presentar el comportamiento convencional de memoria de forma activado por temperatura o tensión, exhiben deformaciones macroscópicas relativamente elevadas (de hasta un 10% en monocristales) al ser sometidas a un campo magnético externo. Este fenómeno, conocido como ?deformación inducida por campo magnético? (MFIS), se debe al movimiento de bordes de maclas bajo la acción del campo magnético, en la fase martensítica ferromagnética del sistema, la cual presenta una elevada anisotropía magnetocristalina [1,2]. Si bien la magnitud del efecto memoria de forma magnético (MFM) es casi despreciable en policristales (< 1%), las investigaciones se han direccionado hacia la producción de materiales policristalinos, debido a su más simple y menos costoso proceso de fabricación. En este sentido, recientes resultados en cintas Ni50Mn25Ga25 avalan a las técnicas de solidificación ultra-rápida como métodos efectivos para producir aleaciones policristalinas, en las que la textura cristalográfica y el estado de tensiones internas en el material dan origen a la MFM [3].Este trabajo presenta nuestros primeros resultados relativos a cintas con composición no-estequiométrica, Ni50Mn25+xGa25-x (x= 3, 5) producidas por la técnica de twin-roller melt spinning, empleando una velocidad tangencial de rodillos de 15 m/s. La microestructura de las muestras se analiza por difracción de rayos X y microscopía electrónica de transmisión (TEM). Las temperaturas de transformación martensítica y las propiedades de histéresis magnética se caracterizan en un magnetómetro de muestra vibrante (VSM).Los diagramas de difracción de rayos X mostrados en la Figura 1 indican que las cintas Ni50Mn28Ga22 se encuentran, a temperatura ambiente, en fase austenítica con orden L21. Debido al método de procesamiento se observa una orientación cristalográfica preferencial con la dirección [100] perpendicular al plano de la cinta (2θ ~ 64°). Por otro lado, las líneas de difracción de las cintas con composición Ni50Mn30Ga20 pueden asociarse a una fase martensítica modulada 7M. Patrones de difracción de electrones confirman ambas estructuras a temperatura ambiente; adicionalmente, resultados de microanálisis por rayos X (EDS) ratifican la composición nominal en las cintas.La Figura 2 presenta los ciclos de histéresis magnética para ambas composiciones, medidos con el campo aplicado paralelo y perpendicular al plano de las cintas. A temperatura ambiente, la muestra Ni50Mn28Ga22 en fase austenítica exhibe las características típicas de un ferromagneto blando, con bajas coercitividad y remanencia. Ya en fase martensítica, las curvas σ vs. H para ambas muestras presentan dos ?escalones? o cambios de concavidad, indicativos de un mecanismo de reversión de la magnetización que involucra el movimiento de bordes de maclas inducido por el campo magnético, base de la memoria de forma magnética y de la capacidad de actuación.[1] Lagoudas, D.C. (Ed.) (2008) Shape Memory Alloys, 1ª ed. Springer, New York.[2] Ullakko, K., Huang, J.K., Kantner, C., O?Handley, R.C., Kokorin, V.V. (1996). Large magnetic-fieldinducedstrains in Ni2MnGa single crystals. Appl. Phys. Lett. 69 (13) 1966-1968.[3] Pozo López, G., Condó, A.M., Fabietti, L.M., Winkler, E., Haberkorn, N., Urreta, S.E. (2017).Microstructure of as-cast single and twin roller melt-spun Ni2MnGa ribbons. Mater. Charact. 124, 171-181.