Mecano-Síntesis de la Aleación Fe-Cu

Abstract

El objetivo principal del presente trabajo es la producción de la aleación Fe-Cu dentro de un rango de composición donde el diagrama de fase de equilibrio reporta a este sistema como insoluble. Con tal finalidad se hace uso de una técnica conocida como mecano-síntesis , , la cual nos permite extender la solubilidad del sistema a través de soluciones sólidas cristalinas desordenadas o amorfas Brevemente, se puede decir que la mecano-síntesis es una técnica basada en reacciones isotérmicas en el estado sólido, las cuales se caracterizan fundamentalmente por desarrollarse fuera de los elevados puntos de fusión de los elementos metálicos reactantes. Por lo general, estas reacciones sólidas son inducidas en las interfaces y contornos de granos que se generan al interior de las partículas de una mezcla inicial de polvos metálicos como consecuencia de un tratamiento mecánico, donde se transfiere energía de un sistema mecánico de bolas de alta energía hacia este material. En nuestro caso la mezcla inicial estuvo compuesta de 50 % at. de Cu (FCC) y 50 % at. de Fe (BCC). Asimismo, es bien conocido que el sistema Fe-Cu exhibe una entalpía de formación positiva en la aleación respecto de la simple mezcla. Por otra parte, el sistema Fe-Cu posee una solubilidad limitada. Es, en este sentido, que la formación de la aleación será discutida en relación a las condiciones termodinámicas locales sobre las diferentes interfaces y contornos de granos dentro de las partículas. La evolución de la micro-estructura interna de los granos durante el proceso de mecano-síntesis fue estudiada a través de la espectroscopia Mössbauer del 57Fe (MS) y análisis por difracción de rayos X (XRD). Los resultados muestran que el tamaño de los cristalitos es reducido hasta el orden nanométrico después de cierto tiempo de aplicación del tratamiento mecánico sobre la mezcla inicial. En efecto, para nuestro sistema bajo estudio, Fe0.50 Cu0.50, se observó una expansión de la red del orden de 0.87 % cuando el tamaño del cristalito se reduce a dimensiones de alrededor de 12 nm. Así mismo, se observa que después de 16 horas de aplicación del tratamiento mecánico, las muestras presentan otra bien definida estructura cristalina FCC diferente de aquellas que corresponden a los metales puros iniciales. También se observó que la estructura local alrededor de los sitios de Fe en la aleación es diferente de la estructura local del Fe metálico inicial. La reducción en el tamaño del cristalito y la expansión de la red podrían estar asociados a la fuerza motora (en inglés "driving force") responsable por la formación de la aleación. Finalmente, la estabilidad termodinámica del polvo es analizada.

Keywords

• Mecano-síntesis