Síntesis y caracterización de aleaciones magnetocalóricas Ni-Co-Mn-Ti y de un compósito basado en los compuestos intermetálicos RFeSi con R= Tb y Dy

Abstract

"En este estudio, se investigaron dos sistemas de aleaciones: Ni50-xCoxMn35Ti15 (12  x  15) y RFeSi (R= Tb y Dy). Las mismas se sintetizaron por solidifcación rápida mediante la técnica de temple rotatorio (melt-spinning) y fueron posteriormente consolidadas mediante la técnica de sinterización por chispa y plasma (Spark Plasma Sintering: SPS). Para ambos sistemas se caracterizaron sus propiedades estructurales, microestructurales y magnetocalóricas. Para las aleaciones Ni50-xCoxMn35Ti15 (12  x  15), se investigó el efecto del tratamiento térmico, la rapidez de rotación de la rueda de cobre durante la fabricación y de la trituración en la transición magnetoestructural martensítica. Para una variación de campo magnético de 2 T la variación de entropía magnética máxima │ΔSM│ max para la transformación MST-AST (ASTMST) fue de 13.8 (9.5) J‧kg-1‧K-1 . El consolidado obtenido por SPS, usando como precursor estas cintas, mostró una densidad de 7.17x103 kg·m-3 . Sin embargo, la transición magnetoestrucutural aumentó su temperature en 7 K y la │ΔSM│ max se redujo en alrrededor de un 40%. A partir de cintas de los compuestos ferromagnéticos TbFeSi y DyFeSi se calculó el compósito bifásico que muestra la mejor curva ΔSM(T) en forma de meseta. Sin embargo, con el procesamiento por SPS la TC de los compuestos DyFeSi y TbFeSi se redujo en 23 K (desde 98 K a 75 K) y 5K (de 112 K a 107 K), respectivamente, modificando la curva ΔSM(T) del composito obtenido con respecto a lo calculado. Sin embargo, un ajuste adecuado de los parámetros de sinterización debería permitir la obtención de la curva originalmente calculada."

"In this study, two alloy systems were investigated: Ni50-xCoxMn35Ti15 (12  x  15) and RFeSi (R = Tb and Dy). These were synthesized by rapid solidification using the melt-spinning technique and subsequently consolidated using Spark Plasma Sintering (SPS) technique. The structural, microstructural, and magnetocaloric properties of both systems were characterized. For the Ni50-xCoxMn35Ti15 alloys (12 ≤ x ≤ 15) we investigated the effect of thermal treatment, rotating speed of the copper wheel during fabrication, and manual grinding on the martensitic magnetostructural transition. For a magnetic field variation of 2 T, the maximum magnetic entropy change │ΔSM│ max for the MST-AST (AST-MST) transition was 13.8 (9.5) J‧kg⁻¹‧K⁻¹. The consolidated SPS samples fabricated from as-solidified melt-spun ribbons as a precursor, showed a density of 7.17×10³ kg·m⁻³. However, the magnetostructural transition temperature increased by 7 K, and │ΔSM│ max decreased by approximately 40%. From ribbons of the ferromagnetic compounds TbFeSi and DyFeSi, a two-phase composite with the best possible table-like ΔSM(T) curve was calculated. However, with SPS processing, the Curie temperature (TC) of the DyFeSi and TbFeSi compounds was reduced by 23 K (from 98 K to 75 K) and 5 K (from 112 K to 107 K), respectively, modifying the ΔSM(T) curve of the obtained composite compared to the calculated one. Nevertheless, an appropriate modification of the sintering parameters should allow to achieve the originally calculated table-like ΔSM(T) curve."