La microestructura y las propiedades magnéticas de una aleación de Fe-12Al magnética blanda fabricada aditivamente a través de la fusión por lecho de polvo láser (L-PBF)
Autores: Kunert, Torsten; Kresse, Thomas; Fohr, Frederik; Volbers, Niklas; Schneider, Gerhard; Goll, Dagmar
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales estructurales
Palabras clave
Magnetismo blando
Aleaciones de Fe-Al
Fabricación aditiva
Propiedades magnéticas
Microestructura
Tratamiento térmico
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 4
Citaciones: Sin citaciones
Las aleaciones magnéticas suaves de Fe-Al han sido objeto de investigación en el pasado. Sin embargo, nunca tuvieron la misma aceptación en aplicaciones técnicas que las aleaciones de Fe-Si o Fe-Ni, lo que se debe, en cierta medida, a un bajo nivel de ductilidad y a dificultades en la fabricación. La tecnología de fabricación aditiva (AM) podría ser una forma de evitar problemas en la fabricación convencional y producir componentes magnéticos suaves a partir de estas aleaciones, como ya se ha demostrado con aleaciones de Fe-Si igualmente frágiles. Aunque la AM ya se ha aplicado a ciertas aleaciones de Fe-Al, hasta ahora no se han reportado propiedades magnéticas de aleaciones de Fe-Al fabricadas aditivamente en la literatura. Por lo tanto, en este trabajo, se fabricó aditivamente una aleación de Fe-12Al a través de fusión por lecho de polvo láser (L-PBF) y se caracterizó en cuanto a su microestructura y propiedades magnéticas. Se realizó una comparación con los materiales producidos por fundición y laminado, preparados a partir de fundidos con una composición química idéntica. Con el fin de mejorar las propiedades magnéticas, se propone un tratamiento térmico a una temperatura más alta (1300 grados C) que la típicamente aplicada para materiales fabricados convencionalmente (850-1150 grados C) para el material AM. El material AM tratado térmicamente alcanzó valores (HC: 11.3 A/m; umax: 13.1 x 10^3) que estaban cerca del material fundido tratado térmicamente (HC: 12.4 A/m; umax: 20.3 x 10^3). Aunque los valores magnéticos DC de los materiales laminados en caliente y en frío (HC: 3.2 a 4.1 A/m; umax: 36.6 a 40.4 x 10^3) no se alcanzaron, el material AM mostró en realidad menos pérdidas que el material laminado bajo condiciones de CA. Una explicación para este efecto pueden ser los efectos de refinamiento de dominios. Este estudio muestra que es posible fabricar aditivamente aleaciones de Fe-Al con buen comportamiento magnético suave. Con una fabricación y un posprocesamiento optimizados, aún pueden ser posibles mejoras adicionales de las propiedades magnéticas del Fe-12Al AM L-PBF.
Descripción
Las aleaciones magnéticas suaves de Fe-Al han sido objeto de investigación en el pasado. Sin embargo, nunca tuvieron la misma aceptación en aplicaciones técnicas que las aleaciones de Fe-Si o Fe-Ni, lo que se debe, en cierta medida, a un bajo nivel de ductilidad y a dificultades en la fabricación. La tecnología de fabricación aditiva (AM) podría ser una forma de evitar problemas en la fabricación convencional y producir componentes magnéticos suaves a partir de estas aleaciones, como ya se ha demostrado con aleaciones de Fe-Si igualmente frágiles. Aunque la AM ya se ha aplicado a ciertas aleaciones de Fe-Al, hasta ahora no se han reportado propiedades magnéticas de aleaciones de Fe-Al fabricadas aditivamente en la literatura. Por lo tanto, en este trabajo, se fabricó aditivamente una aleación de Fe-12Al a través de fusión por lecho de polvo láser (L-PBF) y se caracterizó en cuanto a su microestructura y propiedades magnéticas. Se realizó una comparación con los materiales producidos por fundición y laminado, preparados a partir de fundidos con una composición química idéntica. Con el fin de mejorar las propiedades magnéticas, se propone un tratamiento térmico a una temperatura más alta (1300 grados C) que la típicamente aplicada para materiales fabricados convencionalmente (850-1150 grados C) para el material AM. El material AM tratado térmicamente alcanzó valores (HC: 11.3 A/m; umax: 13.1 x 10^3) que estaban cerca del material fundido tratado térmicamente (HC: 12.4 A/m; umax: 20.3 x 10^3). Aunque los valores magnéticos DC de los materiales laminados en caliente y en frío (HC: 3.2 a 4.1 A/m; umax: 36.6 a 40.4 x 10^3) no se alcanzaron, el material AM mostró en realidad menos pérdidas que el material laminado bajo condiciones de CA. Una explicación para este efecto pueden ser los efectos de refinamiento de dominios. Este estudio muestra que es posible fabricar aditivamente aleaciones de Fe-Al con buen comportamiento magnético suave. Con una fabricación y un posprocesamiento optimizados, aún pueden ser posibles mejoras adicionales de las propiedades magnéticas del Fe-12Al AM L-PBF.