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."

"Some materials undergo a temperature change when are subjected to a sudden change of an external field (which can be electric, mechanical, magnetic…). This property is known as caloric effects and can be measure by a change in the entropy at isothermic condition (ΔSisothermic) or the change of temperature at adiabatic condition (ΔTadiabatic); those effects could be useful for solid-state refrigeration. In the specific case of the use of mechanical field, known as elastocaloric effect, shape memory alloys have been referred as good candidates. In this work, the measurement of the elastocaloric effect was carried out in shape memory alloys of Cu-Al-Be for its possible application in solid state refrigeration. Three alloys was analyzed, one like thin layer and the others two like ribbons (made by melt spinning technique). We report the measurements of deformation as a function of temperature across the martensitic transformation (first order transition) at constant applied stress. From the data obtained of the ε (T,σ) measurements, the ΔSisothermic was calculated by the Maxwell relation. In the three alloys were observed a dependence behavior in the maximum value of ΔSisothermic and the refrigerant capacity (RCP) as function of applied stress. The results shown that the alloys present this effect; the maximum values obtained was from a ribbon with composition of Cu- 12.1wt.% Al- 0.5wt.% Be, which present an ΔSisothermic of -2.7 J/kg-K and a RCP of 55.1 J/kg for an applied stress of 29.2 MPa."