Síntesis de la aleación intermetálica Fe60Al40 por el método de molienda mecánica en presencia de campo magnético y su caracterización estructural, morfológica y termomagnética

Abstract

En el presente trabajo realizamos un estudio experimental detallado sobre la síntesis, caracterización estructural, morfológica y magnética para aleaciones intermetálicas Fe60Al40 (en porcentaje atómico) obtenidas mediante un proceso de aleación mecánica. La aleación mecánica se realizó utilizando un dispositivo de molienda, en el que el movimiento de bolas puede ser controlado por un campo magnético externo de hasta 1.5 kOe (equipo Uni-Ball-Mill 5) para diferentes intervalos de tiempo de molienda, t = 12, 24, 36, 48, 72, y 120 horas. Estas aleaciones se prepararon a partir de precursores de polvo de hierro y aluminio (99,9% de pureza), que se ponderaron por separado con el fin de obtener la composición deseada. La caracterización se llevó a cabo a través de difracción de rayos X (XRD), microscopía electrónica de barrido (SEM), magnetómetro de muestra vibratorio (VSM), y análisis termogravimétrico (TGA). Se obtuvo una aleación intermetálica con estructura bcc para un tiempo de molienda igual o superior a 72 horas de molienda. El análisis de los resultados de XRD indicó que el tamaño medio del cristalito disminuye mientras que las microtensiones presentes en estas aleaciones aumentan con el aumento del tiempo de molienda. Los resultados de la caracterización morfológica por SEM mostraron que en el proceso de fresado para obtener la aleación FeAl, las partículas de polvo de Hierro y Aluminio de las que se obtiene, evolucionan a través de diferentes etapas, incluyendo formas, tamaños, fractura, soldadura y cizallamiento. Las mediciones de magnetización a temperatura ambiente revelaron que la magnetización de saturación disminuye casi linealmente con el aumento del tiempo de fresado. A su vez, el campo coercitivo aumenta con el tiempo de molienda, alcanza un máximo a las 72 horas de molienda, y luego disminuye para mayores tiempos de molienda. (Texto tomado de la fuente)

IIn the present work we make a detail experimental study on synthesis, structural, morphological, and magnetic characterization is presented for Fe60Al40 (at. %) intermetallic alloys obtained by means of a mechanical alloying process. The mechanical alloying was performed using a milling device with magnetically controlled balls movement (Uni-Ball-Mill 5 equipment) for different intervals of milling time, t = 12, 24, 36, 48, 72, and 120 hours. These alloys were prepared from Iron and Aluminum powder precursors (99.9% purity), which were separately weighted in order to obtain the desired composition. The characterization was carried out via X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), vibrating sample magnetometer (VSM), and thermogravimetric analysis (TGA). An intermetallic alloy with bcc structure was obtained at and after 72 hours of milling time. Analysis of XRD results indicated that the crystallite average size decreases while the micro strains present in these intermetallic alloys increase with the increase of milling time. The results of the morphological characterization by SEM showed that in the milling process to obtain the FeAl alloy, the dust particles of Iron and Aluminum from which it is obtained, evolve through different stages, including shapes, sizes, fracture, welding and shearing. The magnetization measurements at room temperature revealed that the saturation magnetization quasi-linearly decreases with the increase of milling time. In turn, the coercive field increases with milling time and goes through a maximum at t = 72 hours before finally decreasing.