G.M.T.F.

Metalurgia Física y Teoría de Transiciones de Fase

Historia

A lo largo del tiempo, el grupo ha investigado en diferentes tópicos de las ciencias, algunos de estos estudios han sido en: magnetismo (tanto teórica como experimentalmente), estudios metalúrgicos de corrosión y dureza, y estudios de suelos y de contenidos de carbono en ellos. Para estos estudios se han usado diferentes técnicas de preparación de muestras y para la caracterización se ha utilizado la espectrometría Mössbauer como herramienta principal para estudiar los diferentes sistemas. Desde su inicio, la modelación teórica ha estado presente para tratar de explicar los resultados experimentales, desde modelos estadísticos basados en la Desigualdad de Bogoliubov, pasando por Grupos de Renormalización Campo Medio, hasta simulaciones computacionales por método de Monte Carlo.

Actualmente, en el GMFT se busca el avance del conocimiento fundamental en materiales magnéticos nanocristalinos producidos por aleamiento mecánico, prestando especial atención al efecto que produce el desorden (propio de este método de preparación) en las propiedades magnéticas de aleaciones metálicas o intermetálicas. Para dilucidar estos efectos el GMFT hace uso de la espectrometría Mössbauer y la difracción de rayos X, para caracterizar magnética y estructuralmente los sistemas bajo estudio.

A continuación presentamos una breve enumeración de los estudios que se han realizado y se están realizando:

Magnetismo:

  1. Se han obtenido diagramas de fase magnéticos teóricos y experimentales de diferentes aleaciones como por ejemplo Fe-Al, Fe-Mn-Al y otras. De los estudios obtenidos se ha logrado verificar fases como las ferromagnéticas, antiferromagneticos, vidrio de espín y superparamagnéticas.
  2. Teóricamente, a partir de modelos estadísticos se han obtenido diagramas de fase de diferentes sistemas y por simulaciones Montecarlo se ha obtenido propiedades magnéticas como la susceptibidad, la magnetización como función de la temperatura.
  3. El GMTF ha estudiado materiales tanto magnéticamente duros como magnéticamente blandos; en la actualidad, el grupo se ha concentrado en realizar estudios sobre imanes permanentes como parte del proyecto europeo INAPEM (proyecto del Programa Marco de la UE “Horizonte 2020”).
  4. Recientemente el grupo incursionó en estudios de espintrónica, específicamente en semiconductores magnéticos dopados.

Suelos:

  1. Se han realizado investigaciones para descubrir oro oculto y también estudios de carbones.

Metalurgia Física:

  1. A lo largo de muchos años se han realizado estudios de resistencias mecánicas y resistencia a la corrosión de diferentes aceros, gracias a estos estudios se logró desarrollar un nuevo acero Fermanal que puede ser usado en las cuchillas de las máquinas cosechadoras de caña, con ventajas notables sobre otros aceros.
  2. En el campo de las telecomunicaciones, se ha comenzado una investigación para desarrollar una aleación de aluminio que sirva como conductor eléctrico y sea utilizable en los cables umbilicales que se emplean para comunicaciones.

Objetivos del grupo

  • Mejorar las propiedades magnéticas de sistemas magnéticos blandos y duros.
  • Mejorar las propiedades de la corrosión, mecánicas, y eléctricas de diferentes aceros para aplicaciones industriales.
  • Investigar sobre imanes permanentes de alta energía.
  • Investigar sobre las propiedades del magnetismo tanto materiales magnéticamente blandos como duros, así como su teoría.
  • Generar nuevos integrantes científicos tanto en la comunidad académica como científica a nivel nacional e internacional.
  • Permanecer en las redes internacionales de investigaciones y seguir en contactos con grupos internacionales para desarrollar proyectos en conjunto.
  • Tener vínculos cercanos con grupos de investigación colombianos, y colaborar con los grupos emergentes en espectroscopia Mössbauer.

Propósitos de la investigación

  • Alcanzar el conocimiento fundamental en materiales magnéticos nanoparticulados producidos por aleamiento mecánico; especialmente el efecto del desorden en las propiedades magnéticas de aleaciones metálicas o intermetálicas.
  • Desde el punto de vista de la investigación en ciencia básica, existen preguntas fundamentales que aún permanecen sin respuesta, nos interesan aquellas que surgen al relacionar las modificaciones inducidas por forma y por tamaño finito con el comportamiento magnético.
  • En la actualidad se ha visto que los efectos de tamaño finito pueden ser empleados para nuevas aplicaciones magnéticas.
  • Obtener un imán permanente libre de tierras raras, o con las más bajas concentraciones posibles de ellas.
  • Contribuir con la industria a mejorar propiedades de materiales metalúrgicos que utilizan en sus respectivas producciones.

Metas

  • Seguir con el proceso de importantes convenios a nivel internacional que se han venido desarrollando en los últimos años, uno de ellos con el grupo CEMES - CNRS de Tolouse Francia, dicho convenio tiene como objetivo obtener información magnética a nivel de las nanoescalas.
  • Continuar con el proyecto "Development of rare earth free permanent magnets with different compositions" con convenio de la United States Army.
  • Continuar con los convenios ya establecidos.
  • Fortalecer los estudios sobre magnetismo que generen importantes aportes en su investigación como se ha empezado a desarrollar a partir de investigaciones sobre simulaciones a nivel de micromagnetismo.
  • Continuar un estudio sistemático del efecto de la sustitución de α-Fe por la aleación Fe-Si, en las propiedades magnéticas, estructurales, mecánicas y de resistencia a la oxidación de aleaciones tipo Nd-Fe-B.
  • Seguir con la segunda parte del proyecto INAPEM en colaboración científica con los grupos de Materia Condensada y Magnetismo de la Comunidad Europea.
  • Proseguir con el estudio del comportamiento magnético de aleaciones diluidas de ZnO-Fe producidas por aleamiento mecánico y sol-gel.
  • Permanecer en la realización de las simulaciones Monte Carlo de estos sistemas para el estudio de sus propiedades magnéticas, y modelarlos usando los métodos de la desigualdad de Bogoliubov y de los Grupos de Renormalización Campo Medio aplicados a los modelos de Ising y Heisenberg para obtener las propiedades magnéticas y críticas de los sistemas propuestos. Comparar estos cálculos con los resultados experimentales.

Convenios y Colaboraciones

Nacionales

  • Colaboración con Universidad del Tolima-Ibagué.
  • Colaboración con UPTC-Tunja.
  • Participación CENM (Centro de Nuevos Materiales) - Univalle

Convenios con empresas colombianas:

  • Cables de energía de telecomunicaciones, CENTELSA
  • Nuevo acero fermanal para aplicar en cuchillas que forman la caña, Organización HERCULES.

Internacionales

  • CEMES - CNRS de Tolouse Francia
  • Anit Giri, Laboratorios de la US ARMY.
  • Jean Marc Greneche, Universidad de Le Mans, Francia
  • Jesús María Gonzalez, Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid, CSIC, España.
  • Joao Plascak, Universidad Federal de Minas Gerais Belo Horizonte, Brasil.
  • José F. Marco Sanz, Instituto de Química Física Rocasolano, CSIC, España.
  • Juan Jaén, Universidad de Panamá, Panamá.
  • Roberto Mercader, Universidad de La Plata, Argentina.
  • Convenio INAPEM, Comunidad Europea Horizon 20/20 con grupos de España, Alemania, Grecia y Estados Unidos