Estudio de la microestructura y el efecto elastocalórico en aleaciones Cu-Al-Be

Abstract

Algunos materiales experimentan un cambio de temperatura cuando son sujetos a un cambio repentino de un campo externo aplicado (eléctrico, mecánico, magnético…). A esta propiedad se le conoce como efecto calórico y puede ser medido por un cambio de entropía isotérmico (ΔSisotérmico) o un cambio de temperatura adiabático (ΔTadiabático); dicho efecto puede emplearse en refrigeración de estado sólido. En el caso específico de la aplicación de un esfuerzo, conocido como efecto elastocalórico, las aleaciones con memoria de forma han presentado buenos resultados. En el presente trabajo se llevó a cabo la medición del efecto elastocalórico en aleaciones con memoria de forma de Cu-Al-Be para su posible aplicación en refrigeración de estado sólido. Fueron tres las aleaciones estudiadas, de las cuales una se presentó en forma de lámina y las otras dos en forma de cinta (elaboradas por solidificación rápida). Se realizaron mediciones del cambio de longitud en función de la temperatura alrededor de la transición de fase martensítica (de primer orden) a esfuerzo aplicado constante en tensión. El ΔSisotérmico inducido por tensión fue calculado a partir de las mediciones de ε (T,σ), en base a las relaciones de Maxwell. En las tres aleaciones se observó una dependencia en el cambio de entropía máximo alcanzado y la capacidad refrigerativa en función del esfuerzo aplicado. Los resultados obtenidos muestran que todas las aleaciones presentan este efecto; los mayores valores se obtuvieron en una de las cintas con composición Cu- 12.1wt.% Al- 0.5wt.% Be, la cual presentó un ΔSisotérmico de -2.7 J/kg-K y una capacidad refrigerativa (RCP) de 55.1 J/kg para un esfuerzo aplicado de 29.2MPa.