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 siglas en inglés (Shape Memory Alloys) y se caracterizan por tener una transformación martensítica 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 ser deformado fácilmente. Cuando el material se calienta y se forma la fase austenita, esta revierte todas las deformaciones que se habían inducido sobre la martensita. Por otra parte, en el efecto superelástico, los materiales en la fase austenita de alta temperatura pueden ser sometidos a deformaciones muy elevadas que se recuperan totalmente a lretirar las tensiones aplicadas. Estas dos propiedades pueden aprovecharse activamente para generar una fuerza (con la memoria de forma) o para almacenar energía (con el efecto 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 un trabajo en el que se exploran diferentes campos relacionados con este tipo de aleaciones inteligentes:- Las SMA del sistema Cu-Al-Ni han demostrado tener unas muy buenas propiedades. Aunque son aleaciones frágiles en su estado policristalino, alcanzan valores muy elevados de deformación superelástica en estado monocristalino. En este trabajo, se han diseñado, elaborado y caracterizado (tanto la microestructura como las propiedades termomecánicas) SMA cuaternarias monocristalinas para aplicaciones a media y baja temperatura basadas en el sistema del Cu-Al-Ni, al que se le ha añadido un cuarto elemento: Ga, Be, Au o Mn.- Las SMA del sistema binario Ni-Ti son la aleación más utilizada comercialmente, 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 en el sistema Ni-Ti para aplicaciones a alta temperatura, como es la aleación Ni-Ti-Hf. Se han caracterizado SMA de alta temperatura de Ni-Ti-Hf producidas por métodos industriales para diferentes aplicaciones tecnológicas. Se han estudiado las fases presentes y se ha observado la transformación martensítica y los procesos de relajación mediante la espectroscopía mecánica.- Además, se ha desarrollado una metodología para la producción de piezas 3D de Cu-Al-Ni con memoria de forma y efecto superelástico mediante técnicas de fabricación aditiva: fusión por laser sobre cama de polvo (SLM) y deposición laser(LMD).