Volumen II - SAM

Congreso SAM/CONAMET 2009 Buenos Aires, 19 al 23 de Octubre de 2009
ESTUDIO DE ADICIONES DE Pd A NiTi Y DE ADICIONES CUATERNARIAS A LAS
ALEACIONES DE MEMORIA DE FORMA NiTiPd, NiTiPt, Y NiTiHf
RESUMEN
H. O Mosca (1,2) , G. Bozzolo (4) y M. F. del Grosso (1,3)
(1) CNEA, U. A. Fisica, Av. Gral Paz 1499 (B1650KNA) San Martin, Argentina
(2) Instituto Sabato, UNSAM/CNEA, Av. Gral Paz 1499 (B1650KNA) San Martin, Argentina
(3) GCMM, UTN, FRG Pacheco, Av. H. Irigoyen 288, Gral. Pacheco, Argentina
(4) Ohio Aerospace Institute, 22800 Cedar Point Rd, Cleveland, OH, 44142, USA
E-mail (autor de contacto): hmosca@cnea.gov.ar
Muchos estudios, mayormente experimentales, se han realizado para determinar la conducta y los efectos de
adiciones ternarias y cuaternarias a aleaciones con memoria de forma de NiTi. A pesar del extenso universo
de opciones, estos estudios se han focalizado en un número limitado de elementos (Hf, Pd, Zr, etc). El costo
y tiempo involucrado en estudiar, si otras adiciones pueden tener efectos diferentes o novedosos ha limitado
las opciones para desarrollar aleaciones con propiedades específicas, principalmente para aplicaciones
que requieren mayor temperatura de operación que la aleación de base. Como contribución al desarrollo de
un modelo del rol de adiciones, individuales o simultáneas, presentamos resultados de los cambios en las
propiedades físicas frente a adiciones de Fe, Pt, Pd, Au, Al, Cu, Zr, Hf, Ta, W, Nb, Mg, Sc, Mo, Ag, Re, Tc,
Ir, Os, Zn, V, Ru, Cr, Si, Mn y Co usando el método cuántico aproximado de Bozzolo-Ferrante-Smith (BFS).
Mediante cálculos de estructuras estáticas y simulaciones, proveemos resultados sobre la estructura de fase
de NiTi+X, NiTiPd+X, NiTiPt+X y NiTiHf+X, y un análisis de las tendencias observadas en los cambios del
parámetro de red, energía cohesiva y módulo de compresibilidad en la fase martensítica.
Palabras clave: aleaciones memoria de forma, método BFS, adiciones cuaternarias
1. INTRODUCCIÓN
En los últimos años se realizaron un número significativo de estudios relativos a los diferentes efectos de
adiciones, ternarias y de orden superior, a aleaciones con memoria de forma basadas en NiTi. En la literatura
se encuentra mucha información relacionada con el agregado de aleantes para introducir cambios en la
temperatura de transformación martensítica, Ms, o en otras propiedades. Sin embargo aún no existe un
modelo que presente un análisis sistemático de las diferentes variables y su importancia en una dada
aplicación.
El valor de Ms aumenta si se adiciona Pd, Pt y Au a la aleación de NiTi, pero la utilización de estos metales
preciosos eleva considerablemente los costos, por esta razón se han estudiado otras opciones de aleantes
como por ejemplo Zr y Hf. El aumento de Ms es prácticamente lineal con el contenido de Zr [1], esto
despertó el interés en estudiar como se comporta este elemento como material con memoria de forma,
realizándose estudios detallados sobre su estructura de fase y las características de la transformación
martensítica. Algo semejante ocurre con Hf, lo cual llevó a estudiar la aleación NiTi+Hf [2,3] como también
la adición conjunta de Zr y Hf [2]. Son relevantes también las adiciones de Cu [4], sólo o en conjunto con Cr
[5] o Mn [6], por su efecto en la mecánica de la transformación.
Si se utiliza en cambio bajas concentraciones de Pd [7] o de Pt [8] se produce una reducción de la Ms.
También se han probado otros elementos, con distintos fines, obteniendo distintos resultados: Fe [9], Cr y
Co [10] pues reducen el valor de Ms; Ta, pues puede utilizarse en medicina [11]; Ru, por su capacidad para
cambiar su dureza a temperatura ambiente[12]; Si, por su reducción de la Ms y el aumento de dureza con el
tiempo de envejecimiento; V, por los cambios que presenta en la elasticidad [13]; Al, por la formación de
precipitados [14]; Ir, por las características particulares que genera en la transformación martensítica [15];
Nb, por sus efectos beneficiosos en aplicaciones comerciales [16]; y Ag, por sus aplicaciones en
odontología.
La mayoría de estos trabajos muestran que adiciones minoritarias de un cuarto elemento son suficientes para
potenciar los efectos de la adición ternaria en las propiedades de la aleación, por lo tanto éste parece ser el
camino a seguir para optimizar las propiedades deseadas. Sin embargo no existe aún un estudio metódico de
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