Sintesis y caracterización estructural y magnética de aleaciones y cintas de Ni-Ga-Fe.

Abstract

"Algunas aleaciones tipo Ni-Fe-Ga con contenidos de hierro cercanos al 20% y níquel en un 54 % atómico, presentan una coincidencia entre la temperatura de transición magnética y la martensítica. Esta característica produce un aumento en el cambio de entropía alrededor de las transiciones. El cambio de entropía está relacionado directamente con la capacidad de refrigeración por efecto magnetocalórico. Esto hace interesante estudiar la microestructura y propiedades de tales aleaciones. Se presenta el estudio de la síntesis y caracterización de aleaciones ferromagnéticas con memoria de forma del sistema Ni-Fe-Ga. Se sintetizaron dos aleaciones de cada una de las composiciones Ni54.4Fe19Ga26.6 y Ni53.6Fe14.9Ga31.5. Se realizaron dos tratamientos diferentes para la misma composición, T1 (6h a 1000°C y 1h a 500°C y templado en agua a 20°C) y T2 (24 h a 1000°C, 1h a 500°C y templado en agua a 0°C). Se elaboraron cintas por la técnica de melt spining de cada una de las aleaciones. Las aleaciones fueron caracterizadas por Calorimetría Diferencial de Barrido, Microscopía Electrónica de Barrido, Espectroscopía de Dispersión de Energía, Difracción de Rayos X y Magnetometría de Gradiente de Campo Alterno. Se encontró que las aleaciones con composición cercana a 16% de hierro se obtienen monofásicas. Asimismo las aleaciones con 19% Fe mostraron fase gamma. El aumento en el tiempo de tratamiento térmico de homogenización logró una disminución en la proporción de fase gamma. La magnetización máxima observada aumenta con el contenido de hierro. En base a los resultados de la caracterización magnética realizada en las aleaciones con fase gamma, se consideró que esta fase tiene comportamiento antiferromagnético. Las cintas que presentaran un comportamiento paramagnético, se consideró que es debido a el enfriamiento no fue tan rápido y la aleación no alcanzó a ordenarse químicamente hasta L21. "

"Some alloys of the Ni-Fe-Ga system of composition close to 20 atomic % of iron and 54 atomic % of Ni show a concomitant effect of martensitic and magnetic transition. Such characteristic produces a higher entropy change around those transitions. The entropy change is associated to the relative cooling power provided by magnetocaloric effect. This fact makes interesting to carry out the microstructure and magnetic properties of such alloy. A study of the synthesis and characterization of shape memory alloys of the Ni-Ga-Fe system is presented in this job, when two alloys each compositions Ni54.4Fe19Ga26.6 and Ni53.6Fe14.9Ga31.5 were synthesized. Two different thermal treatments were carried out to one alloy of each composition: T1 (6 hours at 1000°C, 1 hour at 500°C and tempered in water at room temperature) and T2 (24 hours at 1000°C and 1 hour at 500°C and tempered in water at 0°C). Ribbons of alloys were made for each alloy using the melt spinning technique. Alloys were characterized using Scanning Electron Microscope, Energy Dispersive Spectroscope, X Ray Diffraction, and Alternative Gradient Field Magnetometer. Alloys with composition around 16%Fe were found have show a single phase microstructure of martensite. Likewise, alloys with 19% Fe have shown two phase microstructure (gamma phase and martensite). The increase in the thermal homogenization treatment time resulted in a decrease in the gamma phase ratio. The maximum observed magnetization increases with the iron content. Based on the results of the magnetic characterization performed on the gamma phase alloys, it has been considered that this phase presents antiferromagnetic behavior. The as quenched ribbons showed quasi-paramagnetic behavior, probably because while cooling, alloy goes through austenitic temperatures and cannot reach the L21 ordered structure."