Caracterización de la aleación Ni53.5-Fe19.5-Ga27 con memoria de forma ferromagnética producida por metalurgia de polvos
DOI:
https://doi.org/10.3989/revmetalm.040Palabras clave:
Aleaciones con memoria de forma, Dilatometría, DRX, Molienda mecánica, Sinterización, Tamaño de partículaResumen
La principal desventaja de las aleaciones con memoria de forma ferromagnéticas obtenidas por fundición es su fragilidad. Para superar esta desventaja la metalurgia de polvos es una técnica ideal para la consolidación de las piezas, por lo que este trabajo se orientó a estudiar el efecto generado por los procesos de molienda y sinterizado de polvos sobre la evolución de las fases cristalinas que le confieren la memoria de forma a estos materiales. Para ello se prepararon polvos de la aleación ferromagnética con memoria de forma Ni53.5-Fe19.5-Ga27 a partir de un lingote fundido mediante molienda mecánica, durante dos tiempos diferentes de molienda de 30 y 60 minutos. La evolución de las fases fue estudiada mediante difracción de rayos X (DRX) a alta temperatura (HTXRD), mientras que el sinterizado fue evaluado por medio de ensayos de dilatometría. Los estudios de DRX mostraron que se pueden presentar cuatro fases diferentes en función del tamaño de partícula y de la temperatura de tratamiento térmico. Los polvos de tamaños más gruesos presentaron una estructura B2 acompañados de la fase γ mientras que los más finos presentaban una estructura L21, cuando se trataron por debajo de 1173 K. Por otro lado, los polvos más finos tenían una estructura martensítica modulada M14 después del sinterizado a una temperatura superior a 1273 K. El sinterizado de los polvos fue lento y no indicó claramente un mecanismo de difusión de masa predominante.
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Amini, R., Mousavizad, S.M.M., Abdollahpour, H., Ghaffari, M., Alizadeh, M., Okyay Ali, K. (2013). Structural and microstructural phase evolution during mechano-synthesis of nanocrystalline/amorphous CuAlMn alloy powders. Adv. Powder Technol. 24, 1048–1053. http://dx.doi.org/10.1016/j.apt.2013.03.005
Gao, L., Cai, W., Liu, A.L., Zhao, L.C. (2006). Martensitic transformation and mechanical properties of polycrystalline Ni50Mn29Ga21-xGdx ferromagnetic shape memory alloys. J. Alloys Compd. 425, 314–317. http://dx.doi.org/10.1016/j.jallcom.2006.01.037
Gejima, F., Sutou, Y., Kainuma, R., Ishida, K. (1999). Magnetic Transformation of Ni2AlMn Heusler-Type Shape Memory Alloys. Metall. Mater. Trans. A 30, 2721–2723. http://dx.doi.org/10.1007/s11661-999-0312-5
Gong, S., Li, Z., Xu, G.Y., Liu, N., Zhao, Y.Y., Liang, S.Q. (2011). Fabrication, microstructure and property of cellular CuAlMn shape memory alloys produced by sintering– evaporation process. J. Alloys Compd. 509, 2924–2928. http://dx.doi.org/10.1016/j.jallcom.2010.11.157
Ito, K., Ito, W., Umetsu, R.Y., Karaman, I., Ishida, K., Kainuma, R. (2010). Mechanical and shape memory properties of Ni43Co7Mn39Sn11 alloy compacts fabricated by pressureless sintering. Scripta Mater. 63, 1236–1239. http://dx.doi.org/10.1016/j.scriptamat.2010.08.046
James, R.D., Wuttig, M. (1998). Magnetostriction of martensite. Philos. Mag. A 77, 1273–1299. http://dx.doi.org/10.1080/01418619808214252
Kakeshita, T., Takeuchi, T., Fukuda, T., Saburi, T., Oshima, R., Muto, S., Kishio, K. (2000). Magnetic field-induced martensitic transformation and giant magnetostriction in Fe-Ni-Co-Ti and ordered Fe3Pt shape memory alloys. Mater. T. JIM, 41 (8), 882–887. http://dx.doi.org/10.2320/matertrans1989.41.882
Morito, H., Fujita, A., Fukamichi, K., Kainuma, R., Ishida, K., Oikawa, K. (2002). Magnetocrystalline anisotropy in single- crystal Co-Ni-Al ferromagnetic shape-memory alloy. Appl. Phys. Lett. 81 (9), 1657–1659. http://dx.doi.org/10.1063/1.1503851
Müllner, P., Chernenko, V.A., Kostorz, G. (2004). Large cyclic magnetic-field-induced deformation in orthorhombic (14M) Ni-Mn-Ga martensite. J. Appl. Phys. 95, 1531–1536. http://dx.doi.org/10.1063/1.1639144
Oikawa, K., Wulff, L., Iijima, T., Gejima, F., Ohmori, T., Fujita, A., Fukamichi, K., Kainuma, R., Ishida, K. (2001). Promising ferromagnetic Ni-Co-Al shape memory alloy system. Appl. Phys. Lett. 79 (20), 3290–3292. http://dx.doi.org/10.1063/1.1418259
Oikawa, K., Ota, T., Gejima, F., Ohmori, T., Kainuma, R., Ishida, K. (2001). Phase Equilibria and Phase Transformations in New B2-type Ferromagnetic Shape Memory Alloys of Co-Ni-Ga and Co-Ni-Al Systems. Mater. Trans. 42 (11), 2472–2475. https://www.jim.or.jp/journal/e/pdf3/42/11/2472.pdf. http://dx.doi.org/10.2320/matertrans.42.2472
Olmos, L., Bouvard, D., Salvo, L., Bellet, D., Di Michiel, M. (2014). Characterization of the swelling during sintering of uniaxially pressed copper powders by in situ X-ray microtomography. J. Mater. Sci. 49, 4225–4235. http://dx.doi.org/10.1007/s10853-014-8117-3
Panigrahi, B.B., Godkhindi, M.M. (2006). Dilatometric sintering study of Ti–50Ni elemental powders. Intermetallics 14, 130–135. http://dx.doi.org/10.1016/j.intermet.2005.04.020
Portier, R.A., Ochin, P., Pasko, A., Monastyrsky, G.E., Gilchuk, A.V., Kolomytsev, V.I., Koval, Y.N. (2013). Spark plasma sintering of Cu–Al–Ni shape memory alloy. J. Alloys Compd. 577, S472–S477. http://dx.doi.org/10.1016/j.jallcom.2012.02.145
Radev, D.D. (2010). Mechanical synthesis of nanostructured titanium–nickel alloys. Adv. Powder Technol. 21, 477–482. http://dx.doi.org/10.1016/j.apt.2010.01.010
Söderberg, O., Brown, D., Aaltio, I., Oksanen, J., Syrén, J., Pulkkinen, H., Hannula, S.P. (2011). Microstructure and properties of Ni–Mn–Ga alloys produced by rapid solidification and pulsed electric current sintering. J. Alloys Compd. 509, 5981–5987. http://dx.doi.org/10.1016/j.jallcom.2011.02.166
Tian, X.H., Sui, J.H., Zhang, X., Feng, X., Cai W. (2011). Martensitic transformation, mechanical property and magnetic- field-induced strain of Ni-Mn-Ga alloy fabricated by spark plasma sintering. J. Alloys Compd. 509, 4081–4083. http://dx.doi.org/10.1016/j.jallcom.2011.01.001
Tian, X.H., Sui, J.H., Zhang, X., Zheng, X.H., Cai, W. (2012). Grain size effect on martensitic transformation, mechanical and magnetic properties of Ni-Mn-Ga alloy fabricated by spark plasma sintering. J. Alloys Compd. 514, 210–213. http://dx.doi.org/10.1016/j.jallcom.2011.11.077
Tsuchiya, K., Tsutsumi, A., Ohtsuka, H., Umemoto, M. (2004). Modification of Ni-Mn-Ga ferromagnetic shape memory alloy by addition of rare earth elements. Mater. Sci. Eng. A 378, 370–376. http://dx.doi.org/10.1016/j.msea.2003.11.076
Ullakko, K., Huang, J.K., Kanter, C., O'Handley, R.C., Kokorin, V.V. (1996). Large magnetic-field-induced strains in Ni2MnGa single crystals. Appl. Phys. Lett. 69, 1966–1968. http://dx.doi.org/10.1063/1.117637
Vajpai, S.K., Dube, R.K., Sangal, S. (2011). Microstructure and properties of Cu-Al-Ni shape memory alloy strips prepared via hot densification rolling of argon atomized powder preforms. Mater. Sci. Eng. A 529, 378–387. http://dx.doi.org/10.1016/j.msea.2011.09.046
Wang, Q., Cui, C., Wang, Q., Yan, N. (2011). Fabrication of a porous CuAlMn shape memory alloy by the sintering–dissolution process. Mater. Lett. 65, 2735–2738. http://dx.doi.org/10.1016/j.matlet.2011.05.092
Yen, F.C., Hwang, K.S. (2011). Shape memory characteristics and mechanical properties of high-density powder metal TiNi with post-sintering heat treatment. Mater. Sci. Eng. A 528, 5296–5305. http://dx.doi.org/10.1016/j.msea.2011.03.028
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