[ca] Els aliatges amb memòria de forma (SMA) són coneguts per les seves propietats especials, que s'han utilitzat àmpliament en moltes indústries. Una manera de classificar els SMA és mitjançant les seves temperatures de transformació, i aquest treball es centra en aquelles que treballen a altes temperatures, inclosos els sistemes d'aliatges Ni-Ti-X i Ni-Mn-Ga-X. Els aliatges binaris Ni-Ti són el SMA amb més èxit des del punt de vista de les aplicacions, però només poden operar per sota de 370 K. Per tant, sovint s'han suggerit i proposat aliatges ternaris Ni-Ti-X que tenen altes temperatures de transformació. Entre totes les possibilitats desenvolupades, els aliatges Ni-Ti-Hf/Zr rics en Ni han cridat molt l'atenció, per una banda, per augmentar les temperatures de transformació del Ni-Ti, i per altra, per mostrar propietats de memòria de forma prometedores com a resultat dels precipitats nanomètrics de fase H. Per tant, en el present treball s'investiga, per primera vegada, l'efecte del tractament tèrmic sobre les propietats funcionals i la corresponent microestructura d'aliatges policristal·lins Ni50.3Ti24.7Zr25. L'aliatge Ni50.3Ti24.7Zr25 té una transformació B2-B19' d'un sol pas a altes temperatures, i propietats termomecàniques relativament bones després d'un tractament tèrmic adequat (envelliment de 820 K durant 3 h), a causa de la precipitació de la fase H. No obstant això, en aquest aliatge es poden detectar petites deformacions irrecuperables en cicles termomecànics, el que contrasta amb les publicacions d'aliatges Zr15/20 o Hf20 que pràcticament no mostren cap deformació irrecuperable, el que es podria atribuir a una quantitat excessiva de precipitats en fase H a l'aliatge Zr25. En alguns aliatges amb transició martensítica ferroelàstica suprimida durant el refredament, s'ha trobat un nou estat conegut com a strain glass (SG), consistent en deformacions de la xarxa cristal·logràfica desordenades localment. En aquest treball, s'ha descobert que els aliatges Ni50.3Ti29.7Zr20, Ni50.3Ti24.7Zr25 i Ni50.9Ti24.1Zr25 presenten una transformació martensítica suprimida després de diferents tractaments tèrmics. Per tant, s'han realitzat diversos experiments per verificar si es troben en l'estat SG o no. Es considera que la formació primerenca del precursor dels precipitats de fase H, acompanyada de la redistribució d'àtoms de Ti i Zr, altera l'ordenació a llarg abast de la matriu i de la transformació martensítica convencional després dels tractaments tèrmics. En aquesta situació, durant el refredament només es poden formar dominis nanomètrics semblants a la martensita, mentre que la matriu roman, en terme mitjà, en l'estructura de la fase cúbica. Els aliatges Ni50.3Ti29.7Zr20 i Ni50.9Ti24.1Zr25 mostren un mòdul E dependent de la freqüència i es confirma que desenvolupen l'estat SG, mentre que els resultats de Ni50.3Ti24.7Zr25 suggereixen l'existència d'un estat "d'incubació" previ a l'estat SG totalment desenvolupat. A més, s'han trobat cicles tensió-deformació atípicament suaus a mostres Ni50.3Ti29.7Zr20 envellides durant temps prolongats i amb poca dependència amb la temperatura, per al que s'ha proposat un model qualitatiu que expliqui aquest fenomen. També s'ha trobat l'efecte elinvar abans de la transició SG de l'aliatge Ni50.9Ti24.1Zr25 durant el refredament en el DMA, confirmat també mitjançant una tècnica de ressonància ultrasònica d'alta precisió. L'efecte s'atribueix a la formació de dominis finits de martensita amb una distribució àmplia de temperatures Ms molt localitzades. Alternativament, els aliatges Ni-Mn-Ga tenen un potencial intrínsec com a aliatges amb memòria de forma d'alta temperatura (HTSMA), amb Ms superiors als 400 K, i una alta estabilitat al ciclat tèrmic en aliatges monocristal·lins. Per això la comunitat científica ha centrat els seus esforços en aliatges policristal·lins, ja que són més fàcils de produir. No obstant, els aliatges policristal·lins mostren un alt nivell de fragilitat als límits del gra. Per això, fins ara, s'han estudiat una varietat d'elements quaternaris (Cr, Cu, elements de terres rares...) per afegir a l'aliatge ternari Ni-Mn-Ga i induir precipitats que haurien de millorar la ductilitat de la matriu. Aquest treball es centra en HTSMA quaternaris de la forma Ni-Mn-Ga-X (X = Cu, Sn, Hf i Zr), amb una baixa quantitat de dopants, que encara no s'han investigat. Els aliatges Ni-Mn-Ga-Cu rics en Ni i amb un 1% atòmic en Cu presenten una alta estabilitat tèrmica després de tractaments d'envelliment prolongats, tot i que no es poden induir precipitats. L'inconvenient principal és que els aliatges Ni-Mn-Ga-Cu policristal·lins i monofàsics mostren una baixa resistència de la matriu, i les deformacions irreversibles augmenten bruscament quan s'apliquen esforços per damunt dels 100 MPa en experiments de ciclat termomecànic. El dopat d'aliatges policristal·lins de Ni-Mn-Ga amb Sn provoca la reducció de les temperatures de transformació i de la histèresi per quantitats de Sn superiors al 2% atòmic a causa de la relativa bona compatibilitat entre la fase matriu i la martensita. Malgrat això, l'addició del 4 at.% de Sn provoca una fragilitat extrema del material a causa de l'aparició de petits forats a la matriu després de la fusió per inducció. En comparació, els aliatges policristal·lins Ni-Mn-Ga-Hf/Zr, estudiats per primera vegada aquí, sí que presenten un alt potencial com a HTSMA. Les temperatures de transformació es redueixen amb l'augment de Hf/Zr, però encara hi ha composicions que entren dins de la categoria de HTSMA. Precipitats d'una segona fase dúctil ja comencen a aparèixer quan la quantitat de Hf/Zr és de l'1% atòmic, i augmenten en nombre i mida amb quantitats de Hf/Zr més elevades, tot i que la fracció volúmica de la matriu transformable es redueix inevitablement. La histèresi disminueix sorprenentment fins a uns 8 K per als aliatges Hf4/Zr4, cosa que s'atribueix a la bona compatibilitat entre les xarxes cristal·logràfiques d'austenita i martensita. La martensita b.c.t. es forma en tots els aliatges Ni-Mn-Ga-Hf/Zr, i una petita fracció de martensita 14M modulada també coexisteix amb la primera en aliatges Hf4/Zr4. S'ha investigat i identificat l'estructura dels precipitats, la qual posseeix un paràmetre de xarxa el doble de gran que la dels precipitats convencionals de fase γ (f.c.c.) que es formen en altres aliatges Ni-Mn-Ga-X. S'han construït models estructurals utilitzant una cel·la unitat basada en la f.c.c. convencional però amb un paràmetre de xarxa el doble de gran (constituïda per 32 àtoms), i una cel·la unitat tetragonal centrada en les cares, A6, més petita i corresponent al grup espacial I4/mmm. La xarxa de precipitats als aliatges amb més del 2% atòmic de Hf/Zr pot millorar la resistència dels aliatges i reduir la deformació plàstica en ciclats termomecànics, però a costa d'una caiguda important de la deformació per transformació i d'obstaculitzar l'efecte de superelasticitat.

[es] Las aleaciones con memoria de forma (SMA) son conocidas por sus propiedades especiales, que se han utilizado ampliamente en muchas industrias. Una manera de clasificar los SMA es mediante sus temperaturas de transformación, y este trabajo se centra en aquellas que trabajan a altas temperaturas, incluidos los sistemas de aleaciones Ni-Ti-X y Ni-Mn-Ga-X. Las aleaciones binarias Ni-Ti son la SMA con más éxito desde el punto de vista de las aplicaciones, pero solo pueden operar por debajo de 370 K. Por tanto, a menudo se han sugerido y propuesto aleaciones ternarias Ni-Ti-X que tienen altas temperaturas de transformación. Entre todas las posibilidades desarrolladas, las aleaciones Ni-Ti-Hf/Zr ricas en Ni han llamado mucho la atención, por un lado, para aumentar las temperaturas de transformación del Ni-Ti, y por otro, para mostrar propiedades de memoria de forma prometedoras como resultado de los precipitados nanométricos de fase H. Por tanto, en el presente trabajo se investiga, por primera vez, el efecto del tratamiento térmico sobre las propiedades funcionales y la correspondiente microestructura de aleaciones policristalinas Ni50.3Ti24.7Zr25. La aleación Ni50.3Ti24.7Zr25 tiene una transformación B2-B19' de un solo paso a altas temperaturas, y propiedades termomecánicas relativamente buenas después de un tratamiento térmico adecuado (envejecimiento a 820 K durante 3 h), debido a la precipitación de la fase H. Sin embargo, en esta aleación se pueden detectar pequeñas deformaciones irrecuperables en ciclos termomecánicos, lo que contrasta con las publicaciones de aleaciones Zr15/20 o Hf20 que prácticamente no muestran ninguna deformación irrecuperable, lo que se podría atribuirse a una cantidad excesiva de precipitados de fase H en la aleación Zr25. En algunas aleaciones con transición martensítica ferroelástica suprimida durante el enfriamiento, se ha encontrado un nuevo estado conocido como strain glass (SG), consistente en deformaciones de la red cristalográfica desordenadas localmente. En este trabajo, se ha descubierto que las aleaciones Ni50.3Ti29.7Zr20, Ni50.3Ti24.7Zr25 y Ni50.9Ti24.1Zr25 presentan una transformación martensítica suprimida después de diferentes tratamientos térmicos. Por tanto, se han realizado varios experimentos para verificar si se encuentran en el estado SG o no. Se considera que la formación temprana del precursor de los precipitados de fase H, acompañada de la redistribución de átomos de Ti y Zr, altera la ordenación a largo alcance de la matriz y de la transformación martensítica convencional después de los tratamientos térmicos. En esta situación, durante el enfriamiento solo se pueden formar dominios nanométricos similares a la martensita, mientras que la matriz permanece, en promedio, en la estructura de la fase cúbica. Las aleaciones Ni50.3Ti29.7Zr20 y Ni50.9Ti24.1Zr25 muestran un módulo E dependiente de la frecuencia y se confirma que desarrollan el estado SG, mientras que los resultados de Ni50.3Ti24.7Zr25 sugieren la existencia de un estado "de incubación" previo al estado SG totalmente desarrollado. Además, se han encontrado ciclos tensión-deformación atípicamente suaves y con poca dependencia con la temperatura en muestras Ni50.3Ti29.7Zr20 envejecidas durante tiempos prolongados, para lo que se ha propuesto un modelo cualitativo que explique este fenómeno. También se ha encontrado el efecto elinvar antes de la transición SG de la aleación Ni50.9Ti24.1Zr25 durante el enfriamiento en el DMA, confirmado también mediante una técnica de resonancia ultrasónica de alta precisión. El efecto se atribuye a la formación de dominios finitos de martensita con una distribución amplia de temperaturas Ms muy localizadas. Alternativamente, las aleaciones Ni-Mn-Ga tienen un potencial intrínseco como aleaciones con memoria de forma de alta temperatura (HTSMA), con Ms superiores a los 400 K, y una alta estabilidad en el ciclado térmico en aleaciones monocristalinas. Por eso la comunidad científica ha centrado sus esfuerzos en aleaciones policristalinas, ya que son más fáciles de producir. Sin embargo, las aleaciones policristalinas muestran un alto nivel de fragilidad en los límites del grano. Por eso, hasta ahora, se han estudiado una variedad de elementos cuaternarios (Cr, Cu, elementos de tierras raras...) para añadir a la aleación ternaria Ni-Mn-Ga e inducir precipitados que deberían mejorar la ductilidad de la matriz. Este trabajo se centra en HTSMA cuaternarias de la forma Ni-Mn-Ga-X (X = Cu, Sn, Hf y Zr), con una baja cantidad de dopantes, las cuales todavía no se habían investigado. Las aleaciones Ni-Mn-Ga-Cu ricas en Ni y con un 1% atómico en Cu presentan una alta estabilidad térmica después de tratamientos de envejecimiento prolongados, aunque no pueden inducirse precipitados. El inconveniente principal es que las aleaciones Ni-Mn-Ga-Cu policristalinas y monofásicas muestran una baja resistencia de la matriz, y las deformaciones irreversibles aumentan bruscamente cuando se aplican esfuerzos por encima de los 100 MPa en experimentos de ciclado termomecánico. El dopado de aleaciones policristalinas de Ni-Mn-Ga con Sn provoca la reducción de las temperaturas de transformación y de la histéresis para cantidades de Sn superiores al 2% atómico debido a la relativa buena compatibilidad entre la fase matriz y la martensita. Sin embargo, la adición del 4 at.% de Sn provoca una fragilidad extrema del material debido a la aparición de pequeños agujeros en la matriz después de la fusión por inducción. En comparación, las aleaciones policristalinas Ni-Mn-Ga-Hf/Zr, estudiadas por primera vez aquí, sí presentan un alto potencial como HTSMA. Las temperaturas de transformación se reducen con el aumento de Hf/Zr, pero todavía existen composiciones que entran dentro de la categoría de HTSMA. Precipitados de una segunda fase dúctil ya comienzan a aparecer cuando la cantidad de Hf/Zr es del 1% atómico, aumentando en número y tamaño con cantidades de Hf/Zr más elevadas, aunque la fracción volúmica de la matriz transformable se reduce inevitablemente. La histéresis disminuye sorprendentemente hasta unos 8 K para las aleaciones Hf4/Zr4, lo que se atribuye a la buena compatibilidad entre las redes cristalográficas de austenita y martensita. La martensita b.c.t. se forma en todas las aleaciones Ni-Mn-Ga-Hf/Zr, y una pequeña fracción de martensita 14M modulada también coexiste con la primera en aleaciones Hf4/Zr4. Se ha investigado e identificado la estructura de los precipitados, la cual posee un parámetro de red el doble de grande que la de los precipitados convencionales de fase γ (f.c.c.) que se forman en otras aleaciones Ni-Mn-Ga-X. Se han construido modelos estructurales utilizando una celda unidad basada en la f.c.c. convencional pero con un parámetro de red el doble de grande (constituida por 32 átomos), y una celda unidad tetragonal centrada en las caras, A6, más pequeña y correspondiente al grupo espacial I4/mmm. La red de precipitados en las aleaciones con más del 2% atómico de Hf/Zr puede mejorar la resistencia de las aleaciones y reducir la deformación plástica en ciclados termomecánicos, pero a costa de una caída importante de la deformación por transformación y de obstaculizar el efecto de superelasticidad.