Sinterización por chispa y plasma de las aleaciones Heusler magnetocalóricas Ni50Mn37Sn13, Ni55Fe11Mn7Ga27, Ni50Mn35In15 y Ni47Cu3Mn35In15

Abstract

"En este trabajo se obtienen sinterizados mediante la técnica de sinterización por chispa y plasma (SPS) de las aleaciones Heusler Ni50Mn37Sn13, Ni55Fe11Mn7Ga27, Ni50Mn35In15 y Ni47Cu3Mn35In15, y se caracterizan sus propiedades estructurales, microestructurales, magnetocalóricas para la transición magnetoestructural (MST) martensítica. Como precursores se utilizaron cintas obtenidas por solidificación ultrarrápida (excepto para Ni55Fe11Mn7Ga27 que se pulverizó una aleación en bulto). El proceso se hizo en vacío aplicándose un esfuerzo uniaxial constante de 30 MPa. Como regla, los sinterizados mantuvieron la microestructura y composición química elemental del precursor. Para las muestras obtenidas a partir de cintas se identificó su apilamiento compacto localizando la interfase de unión y el espesor de las mismas. La técnica de SPS fue eficaz para obtener sinterizados de alta densidad (96-99 %) de las aleaciones seleccionadas con temperaturas de transformación martensítica, y comportamiento magneto-estructural y magnetocalórico similar a los del precursor. Las diferencias en el valor |ΔSM| max después de la sinterización para la MST se atribuyeron principalmente al cambio en el orden cristaloquímico inducido por este proceso. Los valores de |ΔSM| max a 2 T para el precursor (y los sinterizados) de Ni50Mn37Sn13, Ni50Mn35In15, Ni47Mn35In15Cu3 fueron 5.2 (10.1), 14.3 (13.7), y 11.4 (7.2) Jkg-1K -1 , respectivamente. Por su parte, la aleación en bulto (sinterizada) Ni55Fe11Mn7Ga27 presentó valores SM max a 5 T de 18.6-14.7 ( 8.5) Jkg-1K -1 . Los valores de |ΔSM| max obtenidos en esta tesis son comparables y en algunos casos mayores a los reportados para aleaciones similares fabricadas por SPS partiendo de polvos"

"In this thesis, sintered pieces of the Ni50Mn37Sn13, Ni55Fe11Mn7Ga27, Ni50Mn35In15 and Ni47Cu3Mn35In15 Heusler alloys are obtained by means of the spark plasma sintering (SPS) technique. Their structural, microstructural, thermal, and magnetic properties as well as the magnetocaloric (MC) through the martensitic-like magneto-structural transition (MST) were studied. Cut melt-spun ribbons were utilized as precursors (except for Ni55Fe11Mn7Ga27 alloy, that a powdered bulk alloy was used). The process was carried out under vacuum applying a 30 MPa constant uniaxial stress. The sintered pieces maintained both the precursor‟s microstructure and elemental chemical composition. For samples produced from ribbons, it was possible to observe their compact staking through the identification of their interfaces and thickness. SPS effectiveness on obtaining high density (96- 99 %) samples of the selected alloys with similar martensitic transformation temperatures, magneto-structural and MC behavior as their precursors got demonstrated. The differences on |ΔSM| max after sintering linked to the MST were mainly attributed to the change of structural and chemical ordering in the consolidated samples due to the thermal treatment received during the SPS process. The calculated |ΔSM| max values measured at 2 T for the precursors (and sintered samples) of Ni50Mn37Sn13, Ni50Mn35In15, Ni47Mn35In15Cu3 alloys were 5.2 (10.1), 14.3 (13.7), y 11.4 (7.2) Jkg-1K -1 , respectively. On the other hand, Ni55Fe11Mn7Ga27 alloy displayed |ΔSM| max values of 18.6-14.7 Jkg-1K -1 at 5 T, whereas SPS sample show |ΔSM| max  8.5 Jkg-1K -1 . The obtained |ΔSM| max values in this thesis are comparable or even greater to those reported in literature for similar alloys processed by SPS from powdered bulk alloys."