Trasformación martensítica y efecto magnetocalórico en aleaciones Ni50Mn37Sn13 y MnCoGeBx obtenida por enfriamiento rapido.

Abstract

"La presente tesis está orientada al estudio de la transformación martensítica (TM) y el efecto magnetocalórico de aleaciones Ni50Mn37Sn13 y Mn0.96Co1.04GeB0.02. Como aspecto complementario se incluye un capítulo en el que se estudia el protocolo térmico (PT) correcto para medir las isotermas de magnetización M(μoH) a partir de las cuales se calcula la curva de variación de entropía total ΔST(T) aplicando la relación de Maxwell en materiales con transición magneto-estructural acoplada. Éste se hizo para la transformación en calentamiento de la fase ortorrómbica-ferromagnética a la hexagonal-paramagnética en cintas de aleación MnCoGeB0.02. Se comparan las curvas ΔST(T) obtenidas a partir de las curvas M(μoH) medidas siguiendo el PT descrito por Caron y colaboradores1 (muy empleado en la literatura) y el empleado en nuestro grupo de trabajo. Se muestra que empleando este último no se sobrestima │ΔST max│, y tanto la posición del máximo como el ancho de la curva ΔST(T) coinciden con lo que indica el pico exotérmico de la curva DSC. Se estudia la relación entre el tamaño de grano promedio y la temperatura de inicio Ms de la TM en cintas de la aleación Ni50Mn37Sn13 obtenidas a diferentes velocidades. Con el decremento de desde 7.3 μm hasta 1.4 μm, Ms disminuye de 258 K a 212 K. Para este rango el modelo fenomenológico es el que mejor describe la relación entre y Ms en nuestro sistema. Este establece que con la disminución de se estabiliza la fase austenítica. Se estudia la naturaleza de la transición magneto-estructural en cintas de aleaciones Mn0.96Co1.04GeB0.02 tratadas a temperaturas entre 650 oC y 875 oC. El estudio estructural, microestrutural, calorimétrico y magnético sugieren que durante el enfriamiento en la medida que la muestra se acerca a Ms, en la fase hexagonal se forman dominios ferroelásticos cuyas paredes actúan como sitios de nucleación de la fase martensítica-ortorrómbica. Los valores de │ΔST max│para cintas con transformación magneto-estructural de esta serie son del orden de los reportados en la literatura para aleaciones en bulto de composición similar."

"This thesis is focused on the study of the martensitic transformation (MT) and magnetocaloric effect in Ni50Mn37Sn13 and Mn0.96Co1.04GeB0.02 alloy ribbons. We also include a chapter related to the study of the correct thermal protocol (TP) that should be followed to measure the isothermal magnetization curves M(μoH), from which the total entropy change ΔST is calculated by using the Maxwell equation in materials with first order phase transition. We compare the ΔST(T) curves obtainedfrom the M(μoH) measurements resulting from the TP described by Caron et al2 (widely used in the literature), and the one used in our group. This comparison was conducted for the on-heating phase transformation (i.e., from the orthorhombicferromagnetic phase to the hexagonal-paramagnetic phase) of MnCoGeB0.02 alloy ribbons. It is shown that using a correct TP the │ΔST max│ is not overestimated, and both position and width of the maximum of the ΔST(T) match with the exothermic peak of the DSC curve. The relationship between the average grain size and the martensitic starting Ms phase transition is studied in Ni50Mn37Sn13 ribbon samples obtained at different quenching rates. With the decrease of from 7.3 μm to 1.4 μm, Ms decreases from 258 to 212 K. This result is explained by means of the phenomenological model, which predicts the stabilization of the austenitic phase with the reduction of the average grain size. Structural, microstructural, calorimetric, and magnetic analyses were carried out on Mn0.96Co1.04GeB0.02 alloy ribbons annealed at different temperatures betwen 650 oC and 875 oC in order to study the nature of the magnetostructural transition. The results suggest that as the sample approaches to Ms (i.e., in the on-cooling direct martensitic transformation) the formation of ferroelastic domains is favored, and, the ferroelastic domain walls act as nucleation sites of the martensitic-orthorhombic phase. │ΔST max│ values for samples of this series are similar of those reported in the literature for bulk alloys of comparable composition."