Metales de transición de estructura hexagonal. Autodifusión y estabilidad de fases compuestas. - Ruiz, Diego Hernán (2004)
Diversas fases de estructura hexagonal se presentan en los sistemas binarios que forman los metales hafnio y circonio con el estaño; entre ellas, las compactas correspondientes a las soluciones sólidas terminales estables a bajas temperaturas, ricas en hafnio y/o circonio, y las de los intermetálicos Hf5Sn3 y Zr5Sn3 de los cuales el prototipo cristalográfico es el Mn5Si3. La misma estructura hexagonal de las soluciones sólidas terminales en los binarios con estaño, alfa(Hf,Sn) y alfa(Zr,Sn), se presenta en el sistema hafnio - circonio en donde se establece solubilidad total entre ambos elementos de transición alfa(Hf,Zr). En el sistema ternario resultante, lo anterior significa que existe la fase estable alfa(Hf,Zr,Sn) en un determinado dominio de concentraciones de estaño. El sistema ternario titanio-circonio-estaño presenta la formación del compuesto intermetálico hexagonal (Ti,Zr)5Sn3. En esta estructura el titanio y el circonio son intercambiables totalmente. Hipótesis inicial del presente estudio es que la misma intercambiabilidad existe entre el hafnio y el circonio en el intermetálico tipo Mn5Si3 en el sistema ternario hafnio-circonio-estaño. Desde el punto de vista experimental se caracterizaron las fases en equilibrio de tres aleaciones de composición global de alrededor 20 por ciento atómico de estaño y variable en la relación hafnio / circonio. Para esto se elaboraron las aleaciones ternarias en un horno de arco, se trataron térmicamente a 900 y 1100 grados C, se observaron en el microscopio óptico, se realizaron microanálisis por sonda electrónica y se obtuvieron difractogramas en el equipo de rayos X. Como resultado se ha logrado caracterizar las fases y determinar los parámetros de red de las estructuras. Por otra parte se modelaron los elementos puros hafnio y circonio, ambos de estructura hcp, alfa Hf y alfa Zr, mediante un potencial interatómico de muchos cuerpos de tipo átomo embebido y técnicas de simulación por computadora, tales como estática molecular (EM) y dinámica molecular (DM). En particular, se estudió la autodifusión por mecanismo de vacancias en un amplio rango de temperaturas utilizando DM. Además, mediante técnicas de simulación que utilizan primeros principios, se determinaron los volúmenes de las celdas unitarias, correspondientes a la mínima energía total, para diversas fases hexagonales que se presentan en el sistema ternario. Dichos valores se compararon con valores experimentales o calculados por otros autores.