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XXII SME
MAT4-O4
Caracterización microstructural de aleaciones
ferromagnéticas de Ni-Fe-Ga
con memoria de forma
Rubén Santamarta, Francesc Masdeu y Jaume Pons
Departamento de Física, Universidad de las Islas Baleares, Ctra. de Valldemossa,
km 7.5, E-07122 Palma de Mallorca, Baleares. Tel.: 971173217. Fax: 971173426.
E-mail: [email protected]
El interés hacia las aleaciones ferromagnéticas con memoria de
forma (AFMF) ha ido en aumento en los últimos años, motivado
principalmente por el descubrimiento de la posibilidad de obtener grandes
deformaciones inducidas por campo magnético (ver, por ejemplo, (1) y sus
referencias). El sistema más estudiado, con diferencia, es el Ni-Mn-Ga, el
cual presenta una gran fragilidad. Recientemente se han empezado a
desarrollar otras AFMF, tales como Ni-Mn-Al, Ni-Fe-Ga, Co-Ni-Al, …, que
presentan una mejor ductilidad debido a la existencia de partículas
precipitadas de una segunda fase, denominada γ.
El presente trabajo consiste en la caracterización microstructural
mediante microscopía óptica (MO) y electrónica de transmisión (TEM) de
tres aleaciones de composición Ni53.5+x-Fe19.5-x-Ga27.0, con x = 0, 0.5, 1.5.
Las muestras presentan una precipitación intergranular de partículas de
fase γ de algunos µm de tamaño , con estructura fcc identificada mediante
difracción de electrones. La aleación con x=1.5 (más rica en Ni) presenta
una
mayor
cantidad
de
partículas,
muchas
de
ellas
también
intragranulares. Las partículas contienen subgranos maclados, siendo el
plano de macla de tipo {111}, típico de las redes fcc.
Los
granos
principales
son
austeníticos
o
martensíticos,
dependiendo de la temperatura. Las temperaturas de transformación
martensítica son, en orden creciente de x, 255, 275 y 325K. La austenita
presenta orden a segundos vecinos, con estructura L21 (o Heusler). Los
correspondientes máximos de difracción son visibles, aunque débiles. Se
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ha encontrado una relación de orientación constante entre las partículas de
fase γ’ y la austenita (Fig. 1): [111]A ⎢⎢ [011]γ (1 1 0)A ⎢⎢ (1 1 1)γ
Respecto a la martensita, se ha observado la coexistencia de las
denominadas fases 5- y 7-layered, las cuales presentan un nanomaclado
inherente a su estructura de periodo largo (ver detalles en (2) y (3)). En
algunas zonas las difracciones presentan satélites que corresponden a un
periodo de 6 planos, nunca observado en otras AFMF; siendo las
posiciones de los satélites inconmensuradas. Las primeras observaciones
en HRTEM revelan el nanomaclado de esta “nueva” estructura con
secuencia de apilamiento (4 2 ) en notación de Zhdanov (Fig. 2).
Figure 1. Diagrama de difracción de un grano de
la fase precipitada γ y otro grano adyacente de
austenita que muestran la relación de
orientación típica entre ambas fases.
Figure 2. Imagen HRTEM que revela la
secuencia (4 2 ) en la martensita de periodo 6,
junto con su correspondiente diagrama de
difracción.
Referencias:
(1) Cesari E., Pons J., Seguí C., Chernenko V.A. (2003). New ferromagnetic shape memory alloy
systems. En: Applied Crystallography (Morawiec H., Stróz D. Eds.), World Scientific, USA, pp. 128-133.
(2) Pons J., Chernenko V.A., Santamarta R., Cesari E. (2000). Crystal structure of martensitic phases
in Ni-Mn-Ga shape memory alloys. Acta Mat. 48:3027-3038.
(3) Pons J., Santamarta R., Chernenko V.A., Cesari E. (2005). Long period martensitic structures of
Ni-Mn-Ga alloys studied by high resolution transmission electron microscopy. J. Appl. Phys. 97:083516.