Aleaciones de Alta Temperatura: Aprovechando un Nuevo Efecto Invar para una Estabilidad Superior

Un fenómeno relacionado con el efecto Invar —que permite a materiales magnéticos como las aleaciones de níquel-hierro (Ni-Fe) evitar la expansión con el aumento de temperatura— ha sido descubierto en aleaciones de alta temperatura paramagnéticas, o débilmente magnetizadas.

La investigación, que incluye una teoría general que explica el nuevo efecto Invar, promete avanzar en el diseño de aleaciones de alta temperatura con una estabilidad mecánica excepcional. Abreviatura de "invariable", la plasticidad Invar permite a las aleaciones Ni-Fe magnéticamente desordenadas mostrar un comportamiento de deformación prácticamente invariable en un amplio rango de temperaturas, lo que las hace ideales para turbinas y otros usos mecánicos a temperaturas extremadamente altas.

Sin embargo, el efecto Invar nunca se ha comprendido completamente. Los nuevos hallazgos ayudan a explicar las peculiares propiedades a alta temperatura de aleaciones especiales utilizadas en motores a reacción, como las superaleaciones a base de níquel. El Invar tiene dos efectos conocidos: expansión térmica y elasticidad (la capacidad de volver a su forma tras doblarse). Dado que ambos efectos están vinculados con la interacción entre la temperatura y el orden magnético, se considera que son específicos de las aleaciones magnéticamente ordenadas.

Utilizando modelado cuántico mecánico de primeros principios, los investigadores identificaron cómo la plasticidad invariante también ocurre en aleaciones no magnéticas cuando existe un equilibrio estructural a nivel atómico entre estructuras cúbicas y hexagonales compactas. El nuevo hallazgo amplía la paleta de fenómenos Invar y composiciones de materiales, con claras implicaciones para nuevas aplicaciones.