En las últimas décadas se han investigado a fondo las excelentes propiedades magnéticas que presentan ciertos materiales metálicos en estado amorfo/nanocristalino. Estos estudios han permitido concluir que las aleaciones amorfas son los materiales más blandos que existen. El empleo de metales amorfos o nanocristalinos en los núcleos de motores o transformadores eléctricos supondría un funcionamiento más eficiente. Aunando los ahorros derivados del mejor comportamiento magnético y de la reducción considerable de las corrientes de Foucault, se ha estimado que si se reemplazaran todos los núcleos de los transformadores de distribución de energía actuales, por otros de materiales amorfos, las pérdidas de energía se reducirían en un 75%. Esto es más interesante aún si se tiene en cuenta la actual tendencia de sustitución de vehículos de combustión interna, por otros con sistemas de propulsión eléctricos.
El inconveniente es que desarrollar métodos de fabricación que permitan obtener piezas en bloque con estructura amorfa/nanocristalina no es fácil. Nuestro Grupo ha desarrollado técnicas para fabricar compactos con estructura amorfa o mixta amorfa/nanocristalina. Para ello se parte de polvo de naturaleza amorfa (obtenido mediante molienda mecánica o mediante melt spinning) que posteriormente es consolidado empleando técnicas ultrarrápidas de consolidación eléctrica.
Se dispone de amplia experiencia en dos técnicas diferentes de consolidación mediante el paso de corriente eléctrica (ver Figura): Sinterización por Resistencia Eléctrica (SRE), y Consolidación por Descarga de Condensadores (CDE). Los tiempos de procesamiento están alrededor del segundo y el milisegundo, respectivamente. La extraordinaria brevedad de ambos procesos (en comparación con la técnica convencional de sinterizado en horno) introduce interesantes ventajas frente a otros procedimientos convencionales, como, por ejemplo, la posibilidad de retener la nanoestructura de partida sin apenas degradación.
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| Figura. Esquema de las técnicas de consolidación eléctrica empleadas. |
Aplicaciones potenciales:
- Fabricación de núcleos magnéticos de alta eficiencia para transformadores eléctricos o piezas polares de motores eléctricos.
Algunas publicaciones relacionadas:
- P. Urban, F. Ternero, E.S. Caballero, S. Nandyala, J.M. Montes, F.G. Cuevas, Amorphous Al-Ti Powders Prepared by Mechanical Alloying and Consolidated by Electrical Resistance Sintering, Metals (2019, 9, 1140; doi:10.3390/met9111140).
- J.M. Montes, F.G. Cuevas, F. Ternero, R. Astacio, E.S. Caballero, J. Cintas, Medium frequency electrical resistance sintering of oxidized C.P. iron powder, Metals (2018, 8(6), 426).