Efecto elastocalórico resistente a la fatiga en TiNi mediante sinergia de textura y precipitado

Área de la Ciencia:

• Ciencia de los Materiales
• Física del Estado Sólido
• Termodinámica

Sus antecedentes:

• Las aleaciones con memoria de forma (SMA) son cruciales para la refrigeración de estado sólido debido a su efecto elastocalórico.
• Lograr tanto un alto rendimiento elastocalórico como una resistencia a la fatiga excepcional sigue siendo un desafío para las tecnologías de refrigeración de próxima generación.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar una aleación con memoria de forma (SMA) TiNi texturizada con precipitados diseñados para mejorar el efecto elastocalórico y la resistencia a la fatiga.
• Investigar los factores microestructurales y cristalográficos que contribuyen al rendimiento y la durabilidad de la aleación.

Principales métodos:

• Solidificación direccional controlada para fabricar aleación TiNi texturizada con precipitados de Ti₄Ni₂O.
• Análisis microestructural mediante microscopía electrónica (TEM, HR-TEM).
• Difracción de rayos X in situ bajo carga y correlación digital de imágenes para análisis mecánico y de transformación.

Principales resultados:

• Se logró un gran cambio de temperatura adiabático (-15,9 K) con una excelente resistencia a la fatiga (10 millones de ciclos).
• Se observaron granos columnares B2, precipitados uniformes de Ti₄Ni₂O y una fuerte textura cristalográfica que permiten una deformación de transformación >6%.
• Se identificaron las interfaces B2/Ti₄Ni₂O como sitios de nucleación para la martensita, promoviendo el crecimiento direccional y preservando la reversibilidad funcional.

Conclusiones:

• La arquitectura de textura y precipitado diseñada en las SMA de TiNi es clave para lograr tanto un alto efecto elastocalórico como una vida útil a la fatiga ultralarga.
• Este estudio proporciona una estrategia de diseño para SMA resistentes a la fatiga para aplicaciones de refrigeración elastocalórica a largo plazo.