Transición orden-desorden en el sistema Al-Fe asistida por trabajo mecánico

Abstract

El estudio de la materia en estados que no son los de equilibrio estable ha concentrado la atención de algunos sectores de la comunidad científica. Es por ello que se han desarrollado una gran variedad de técnicas para la producción de materiales en dichos estados metaestables. Entre otras, podemos mencionar la irradiación iónica, la implantación, los métodos de enfriado ultra-rápido, etc. En los últimos años se han incorporado a los anteriores los métodos mecánicos. Estos, en particular el molido mecánico, han demostrado gran versatilidad en cuanto a las posibilidades de fabricación de dichas fases. Algunos ejemplos son: la producción de fases amorfas, la formación de aleaciones de elementos prácticamente inmiscibles, la inducción de transiciones en el ordenamiento de los átomos de diferentes compuestos y la formación de variedades cristalinas alotrópicas. Los métodos nombrados inicialmente ya han sido estudiados de manera exhaustiva y hasta se han propuesto modelos que explican de manera bastante satisfactoria las transformaciones sufridas por el material. En cuanto a los métodos mecánicos, es menos lo que se ha avanzado; en particular la relación entre los parámetros característicos que determinan la entrega de energía y los cambios sufridos por el material a nivel microscópico no está del todo clara. Por otro lado, los compuestos A1T (T= Fe, Ni, Ru, etc), con estructura bcc y ordenamiento tipo B2, no pierden su estructura al ser sometidos a trabajo mecánico, sino que se desordenan alcanzando un estado estacionario. Esto ha sido interpretado como una transición orden-desorden (B2-A2) inducida mecánicamente. No obstante, poco se sabe acerca del orden de corto alcance en estos estados estacionarios y de su evolución durante el molido. Por los motivos antedichos el estudio del molido de AlFe con una técnica sensible al orden de corto alcance podrá contribuir a ambos objetivos: a) conocer mejor la transición orden desorden inducida mecánicamente en sistemas B2; b) entender la vinculación entre la realización de trabajo mecánico sobre el sistema y los cambios producidos a nivel atómico. Para ello hemos fabricado Al55Fe45, AlsoFeso, ALsFess and Al4oFe6o,que luego fueron molidos todos en las mismas condiciones, durante intervalos de tiempo crecientes, hasta alcanzar un estado estacionario. Las modificaciones sufridas por los materiales a causa del molido fueron caracterizadas mediante espectroscopia Móssbauer sobre 57Fe la que brinda información acerca del orden de corto alcance y a través de la difracción de rayos X. La evolución de los parámetros que surgen del análisis de los difractogramas de rayos X es compatible con un aumento de la concentración de antisitios (átomos de Fe en sitios de Al y viceversa). Por otra parte, los resultados de la espectroscopia Móssbauer también son compatibles con dicho aumento pero se logra un mejor acuerdo con los valores experimentales si se admite una distribución no uniforme de antisitios. Todos los resultados obtenidos están en buen acuerdo con la idea de que el molido produce en el material deslizamientos de planos atómicos, preferentemente en los planos {110}, en las direcciones <111>, como es de esperar para estructuras bcc con ordenamiento B2. Esto producirá un número creciente de bordes de antifase, provocando un desorden heterogéneamente distribuido y conduciendo a una situación estacionaria. En efecto la eficiencia del mecanismo desordenador ira decreciendo a medida que los palnos que deslizan contengan más y más bordes de antifase. Por otra parte, el análisis de los resultados es compatible con una velocidad de producción de desplazamientos atómicos del orden de 4.0 1019 at/s. Cabe destacar que con un desarrollo más acabado del análisis de las interacciones magnéticas, se espera poder relacionar de manera directa los impactos de la bola con el número de planos atómicos desplazados.