Efectos de la descomposición espinodal en aleaciones beta Cu-Al-Mn

VELAZQUEZ, DIEGO EZEQUIEL; ROMERO, RICARDO

Córdoba - Formato Webinar

Congreso; 105º Reunión de la Asociación Física Argentina - 105 RAFA; 2020

Asociación Física Argentina

El agregado de Mn al sistema Cu-Al genera una ampliación del rango de estabilidad de la fase bcc, que es estable a altas temperaturas (fase β), la cual puede ser retenida de forma metaestable mediante un templado. La fase β en estado metaestable presenta una interesante diversidad de transformaciones sólido-sólido. Durante el enfriamiento experimenta un ordenamiento atómico, mediante una o dos transiciones de orden, según su composición. Además, para temperaturas intermedias, el sistema ordenado en segundos vecinos sufre una transición para→ferromagnética debido al acoplamiento de los momentos magnéticos de los átomos de Mn. Complementariamente, si se trata térmicamente a temperaturas intermedias, la fase β se descompone espinodalmente, (SD), en dos fases con estructuras cristalinas similares aunque con composiciones y parámetro de red diferentes, una de ellas tendiente al Cu3Al y la otra al Cu2AlMn. A temperaturas más altas que el límite de la SD tiene lugar una descomposición en las fases de equilibrio α y γ. Finalmente, a temperaturas más bajas, experimenta una transformación martensítica.Se investigaron los efectos que tiene la SD sobre la transformación martensítica estudiando las curvas calorimétricas de los ciclos de transformación-retransformación, y sobre la transición magnética, mediante medidas de balanza magnética. Se genera una reducción del volumen que transforma martensíticamente a medida que aumenta la fracción en volumen de precipitados tipo L21, producto de la SD. Por otro, las temperaturas características de la transformación martensítica también cambian a medida que progresa la descomposición, la energía elástica aumenta y el ciclo de histéresis se estrecha. Estos cambios pueden interpretarse en términos de la existencia de un campo de tensiones elásticas que se establece como consecuencia del proceso de descomposición que genera, por un lado, una reducción del número de variantes que se forman, y por otro, que la transformación espontánea se produzca bajo un campo de tensiones.Complementariamente se estudió el ciclado térmico a través de la transformación martensítica de muestras descompuestas espinodalmente, y se encontró que mediante el mismo se modifican las características de la transformación, revirtiendo parcialmente los efectos producidos por la descomposición: el aumento del volumen transformado, las temperaturas críticas disminuyen y el ciclo de histéresis se amplía, sin llegar a alcanzar nuevamente los valores de las muestras homogéneas.Por otro lado, se analizó el efecto memoria de la temperatura (TME) en aleaciones con y sin SD. Se encontró que mediante la descomposición espinodal es posible magnificar el TME y,dentro de ciertos límites, cambiar el rango de temperaturas de trabajo sin necesidad de cambiar la composición. Se discuten los cambios que genera la SD sobre la energía elástica involucrada en la transformación y qué influencia tiene ese cambio en el TME.Por último, se analizan efectos de la SD sobre la transición magnética. Para la aleación homogénea se produce una transición ferro→paramagnética durante el calentamiento, a la temperatura de Curie correspondiente a su composición. En muestras descompuestas se observa una mayor magnetización a temperatura ambiente debida a la presencia de la fase tipo L21, y durante el calentamiento se observan dos caídas en la magnetización: una debida a la disolución de estos precipitados, y otra a la temperatura de Curie de la fase β homogénea.