Diseño y desarrollo de nuevas aleaciones con memoria de forma, ternarias y cuaternarias, para aplicaciones tecnológicas

Abstract

Las aleaciones con memoria de forma son conocidas como SMA por sus siglasen inglés (Shape Memory Alloys) y se caracterizan por tener una transformaciónmartensítica con dos propiedades principales: memoria de forma y efecto superelástico.En la memoria de forma, un objeto en su fase martensita de baja temperatura puede serdeformado fácilmente. Cuando el material se calienta y se forma la fase austenita, estarevierte todas las deformaciones que se habían inducido sobre la martensita. Por otraparte, en el efecto superelástico, los materiales en la fase austenita de alta temperaturapueden ser sometidos a deformaciones muy elevadas que se recuperan totalmente alretirar las tensiones aplicadas. Estas dos propiedades pueden aprovecharse activamentepara generar una fuerza (con la memoria de forma) o para almacenar energía (con elefecto superelástico), lo que convierte a las SMA en materiales inteligentes.A la vista de la gran variedad de las aplicaciones de las SMA, se ha realizado untrabajo en el que se exploran diferentes campos relacionados con este tipo de aleacionesinteligentes:- Las SMA del sistema Cu-Al-Ni han demostrado tener unas muy buenaspropiedades. Aunque son aleaciones frágiles en su estado policristalino, alcanzanvalores muy elevados de deformación superelástica en estado monocristalino. En estetrabajo, se han diseñado, elaborado y caracterizado (tanto la microestructura como laspropiedades termomecánicas) SMA cuaternarias monocristalinas para aplicaciones amedia y baja temperatura basadas en el sistema del Cu-Al-Ni, al que se le ha añadido uncuarto elemento: Ga, Be, Au o Mn.- Las SMA del sistema binario Ni-Ti son la aleación más utilizadacomercialmente, pero por lo general para aplicaciones a temperaturas inferiores a los100 ºC. Por lo tanto, existe un interés por el desarrollo de nuevas aleaciones basadas enel sistema Ni-Ti para aplicaciones a alta temperatura, como es la aleación Ni-Ti-Hf. Sehan caracterizado SMA de alta temperatura de Ni-Ti-Hf producidas por métodosindustriales para diferentes aplicaciones tecnológicas. Se han estudiado las fasespresentes y se ha observado la transformación martensítica y los procesos de relajaciónmediante la espectroscopía mecánica.- Además, se ha desarrollado una metodología para la producción depiezas 3D de Cu-Al-Ni con memoria de forma y efecto superelástico mediante técnicasde fabricación aditiva: fusión por laser sobre cama de polvo (SLM) y deposición laser(LMD).