Estudio de los efectos magnetocalórico, elastocalórico y de estado vítreo de deformación en aleaciones Heusler basadas en Ni-Mn

Abstract

"En este trabajo se realizaron estudios del efecto elastocalórico, magnetocalórico y del estado vítreo de deformación en aleaciones de base Ni-Mn. Algunas aleaciones de base Ni-Mn ferromagnéticas presentan la transformación martensítica a temperatura ambiente y presentan efectos calóricos (mecánico y magnético) alrededor de ésta, así mismo se ha encontrado que algunas de ellas presentan el estado vítreo de deformación. Con objeto de estudiar el efecto elastocalórico y como éste es afectado por la textura en una aleación policristalina Ni50Mn32In16Cr2, ésta se sintetizó mediante fusión en horno de arco eléctrico para inducir la textura. Dicha característica se determinó mediante la difracción de RX en modo textura, y permitió obtener la figura de polos inversa. Esto nos permitió evaluar el cambio de temperatura adiabático (∆Tad) en compresión para las direcciones [001], [111] y [011], presentando un valor máximo de ∆Tad de -3.9 K, -2 K y -1.3 K durante la descarga de 100 MPa respectivamente. Por otro lado, se sintetizó la aleación ferromagnética Ni44.0Mn36.5In13.5Co3.8Cu2.2 texturizada con trasformación martensítica, cerca de la temperatura ambiente. Esta aleación nos permitió evaluar los efectos magnetocalórico y elastocalórico en la misma aleación. Esta aleación presentó el efecto magnetocalórico en un intervalo de temperatura cercano a 30 K, a un campo magnético de 5 Tesla, con un cambio de entropía magnético (ΔSmag) de 18 Jkg-1K-1. En el caso del efecto elastocalórico se encontró un valor del cambio de entropía mecánico (ΔSme) de 12.6 Jkg-1K-1, además, para la figura de mérito (|ΔTad|/|Δσ|) se encontró un valor de 58 KGPa-1 el cual es uno de los más altos en la literatura. El estado vítreo de deformación fue posible obtenerlo a temperatura ambiente en las aleaciones Ni50 XMn30Ga20CoX (X = 8 y 12 % at.). En el caso de aquella con Co8 se encontró coexistencia del estado vítreo de deformación y el estado martensítico con una Tg = 413 K y una TM = 263 K respectivamente. La aleación Ni38Mn30Ga20Co12 sólo se encontró en el estado vítreo de deformación con una temperatura Tg = 410K. En ambos casos el estado vítreo de deformación fue corroborado mediante las curvas FH-FC mostrando la no ergodicidad del sistema."

"In this thesis studies of elastocaloric effect, magnetocaloric effect and strain-glass in Ni-Mn base alloys were carried out. Some ferromagnetic Ni-Mn based alloys present the martensitic transformation at room temperature and also present caloric effects (mechanical and magnetic) around this transition. Besides, it has been found that some of them present the strain glass state. In order to study the elastocaloric effect and how is affected by the texture in a polycrystalline alloy Ni50Mn32In16Cr2, this alloy was elaborated in an arc melt furnace to induce the texture. This characteristic was measured by means of a X ray diffractometer in texture mode, and an inverse pole figure was obtained. This allowed to evaluate the reversible elastocaloric effect by means of ∆Tad for [001], [111] and [011] directions, obtaining maximum values of ∆Tad of -3.9 K, -2 K and -1.3 K respectively, during the unloading of a 100 MPa compressive stress. On the other hand, the ferromagnetic Ni44.0Mn36.5In13.5Co3.8Cu2.2 textured polycrystal with martensitic transformation close to room temperature was elaborated. This alloy allow us to evaluate the magnetocaloric and elastocaloric effect in the same sample. This alloy showed the magnetocaloric effect in an approximate temperature range of 30 K, at 5 Tesla applied magnetic field, with a magnetic entropy change (ΔSmag) of 18 Jkg-1K-1 . In the case of the elastocaloric effect, it has been found a mechanical entropy change (ΔSme) of 12.6 Jkg-1K-1 , in addition, for the figure of merit (| ΔTad | / | Δσ |) a value of 58 KGPa-1 was obtained, which is one of the highest in the literature. The strain glass state was obtained at room temperature in the alloys Ni50-XMn30Ga20CoX (X = 8 and 12% at.). The alloy with Co8 presented a coexistence of strain glass state and martensitic state with Tg = 413 K and TM = 263 K respectively. For the alloy with Co12 only the strain glass state was found with a Tg of 410 K. In both cases the strain glass state was corroborated by FH-FC curves showing the broken ergodicity in the system. "