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Estudio de los efectos de la nanoestructuración sobre las propiedades estructurales, eléctricas y magnéticas del cuasicristal icosaedrico i -Al 64 Cu 23 Fe 13. M. PILLACA a,* , C. V. LANDAURO a , J. QUISPE a,b , CH. ROJAS a,b , V. PEÑA a , E. BAGGIO-SAITOVITCH b.

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Presentation Transcript


Introducci n

Estudio de los efectos de la nanoestructuración sobre las propiedades estructurales, eléctricas y magnéticas del cuasicristal icosaedrico i-Al64Cu23Fe13

M. PILLACAa,*, C. V. LANDAUROa, J. QUISPE a,b, CH. ROJASa,b, V. PEÑAa, E. BAGGIO-SAITOVITCHb

aFacultad de Ciencias Físicas, Universidad Nacional Mayor de San Marcos, Ap-Postal 14-0149, Lima 14, Perú

bCentro Brasileiro de Perquisas Físicas, Rua Dr. Xavier Sigaud 150, Urca, Rio de Janeiro, 22290-180, Brazil.

Datos del contacto: Carlos Landauro Sáenz, [email protected], Grupo de Investigación en Materia Condensada, Facultad de Ciencias Físicas, UNMSM.

Resultados

Introducción

  • Fundamento del estudio: El estudio de los cuasicristales (Ccs) ha permitidoreformular el concepto de la cristalografíaclásicadebido a queestosnuevosmaterialespresentanunaestructuraordenada a largo alcancepero sin periodicidad, lo cual los lleva a poseerpropiedadesfísicasinusualestales comoaltadureza, bajocoeficiente de fricción y bajaconductividadtérmica, entre otros; todosellos con potencialesaplicaciones en la industria de la aviación, maquinarias y comomaterialestermoeléctricos.

  • ¿Porquénanoestructurar?: La razónesque la nanoestructuracióncontrolada de estosmaterialesnosda la posibilidad de mejorar y manipularsuspropiedadesfísicascon el fin de ampliar y/o re-potenciarsusaplicacionestecnológicas.

  • Objetivo:Estudiar los efectos de la nanoestructuraciónsobrelaspropiedadesestructurales, eléctricas y magnéticas del cuasicristalAl64Cu23Fe13.

  • Caracterización: Mediantelastécnicas dedifracción de rayos X (DRX), microscopíaelectrónica de transmisión (MET), microscopíaelectrónica de barrido (MEB), espectroscopíaMössbauer de transmisión (EMT), magnetización de muestravibrante y el método de cuatropuntas.

Prop. estructurales

Prop. magnéticas

Prop. eléctricas

Evidencia de la simetría icosaedral

Simetría de orden 5 estrictamente prohibida para cristales.

Reducción del tamaño de grano después de 5 horas de molienda (muestra n-Ccs).

(f) Incremento de la resistividad conforme disminuye el tamaño de grano de las muestras cuasicristalinas.

(d)

(f)

(e)

(a)

(c)

(b)

(d)Espectros Mössbauer

(e) Curvas de magnetización

Cuasicristal: ¿Material Paramagnético o Ferromagnético?

Detalles experimentales

AJUSTE DE DATOS

f(x) = A + BxC

Con el fín de obtener propiedades físicas que no dependen del tamaño del sistema.

1 ETAPA:Preparación de las componentes

Tamaño de grano ~10 nm al cabo de 5 horas de molienda.

Polvos elementales

(Al, Cu, Fe)‏

Parámetros magnéticos en función del tamaño de grano

Pastillas de Al, Cu y Fe

Balanza

Prensado

  • Ajustes válidos en el rango de 0 a 5 horas.

  • Las variaciones de estos parámetros (d, DEQ, Ms y Hc) muestran el efecto de la nanoestructuración sobre las propiedades magnéticas del cuasicristal.

  • Aún queda por determinar la correlación que existe entre los coeficientes del ajuste de los parámetros ya mencionados.

2 ETAPA: Síntesis

Formación del

cuasicristal (i-Ccs)

Durante el proceso

(fusión de los componentes)

Equipo

Horno de arco

3 ETAPA: Nanoestructuración

+ Ccs

Propuesta de modelo: explicando el comportamiento ferrmagnético

billas

Incremento del tiempo de molienda

t=0h

t=5h

granos

n-Ccs

Zonas

intersticiales

Contenedor

de acero

Equipo de molienda

SPEX 8000

Extracción de

muestras

interfaces

Algunas observaciones:

  • La nanoestructuración es realizada adiferentes tiempos de molienda con intervalos de cada media hora hasta llegar a las 5 horas.

  • Las muestras obtenidas fueron denominadas como:

    i-Ccs: muestra cuasicristalina sólida

    n-Ccs:muestra nano-cuasicristalina obtenida después de 5 horas de molienda.

  • Para comprobar la reproducibilidad del método y controlar el proceso de nanoestructuración se repitieron nuevamente las tres etapas. Denominando a las muestras comoSerie A ySerie B.

Granos cuasicristalinos

con interfaces

Reducción del tamaño de grano e incremento de zonas intersticiales

Aparición de momentos magneticos en las zonas intersticiales

Conclusiones

✶Es posible obtener después de un tratamiento térmico cuasicristales de alta calidad estructural.

✶El tamaño de grano de la muestra nano-estructurada es del orden de ~10 nm después de 5 horas de molienda, manteniendo el orden local como se evidencia de los espectros Mössbauer.

✶Además, el modelo esquemático propuesto explicaría el aumento de la magnetización correspondiente a la muestra nanoestructurada indicando un comportamiento ferromagnético débil.

✶La resistividad eléctrica incrementa con la nanoestructuración.

✶Por último, se logra verificar la reproducibilidad del método para controlar el proceso de nanoestructuración.

Referencias

[1] Dubois JM. New prospects from potential applications of quasicrystalline materials. Mater Sci Eng. 2000; A 4: 294-296.

[2] Quispe J, Landauro CV, Taquire M, Rojas Ch, Peña VA. Nanostructuration of i-Al64 Cu23 Fe13 quasicrystals produced by arc-furnace. Hip Int. 2010; 203 (1-3). 1-8.

Agradecimientos: M. Pillaca agradece a la Asociación Familia Zuñiga y Rivero por el apoyo económico mediante el Programa de Becas para estudios de maestría. C. V. Landauro agradece al Vicerrectorado de Investigación de la UNMSM por el soporte financiero a través del Proyecto CON-CON N° 111301011.


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