Tesis para optar al título de Doctor en Ciencia y Tecnología, Mención Materiales, 2003.

Director: Dr. Ovejero García José; Dr. Gribaudo Luis M. CNEA. Departamento Materiales, Centro Atómico Constituyentes.

La difusión desempeña un papel rector en muchos procesos que determinan la estructura y las propiedades de los materiales. Entre otros, podemos citar la cristalización, las transformaciones de fase, los procesos de generación de soluciones sólidas, la aglutinación de los materiales en polvo, muchos procesos específicos en los semiconductores (uniones p-n). El Fe ha sido uno de los materiales históricamente más estudiados debido a la importancia por todos conocida. Presenta dos tipos de estructura cristalina, comenzando con la fase α (estructura bcc), desde temperatura ambiente hasta 1183 K atravesando la temperatura de Curie de 1043 K, transición ferromagnética-paramagnética, sin cambios de estructura. Continuando en fase γ (estructura fcc) hasta los 1673 K, para luego iniciar la fase δ (estructura bcc), hasta lograr su punto de fusión a los 1812 K.
En difusión, el estudio de este elemento comienza con la autodifusión de fe por medio de las técnicas de seccionamiento directo con las cuales se podía abarcar un rango de temperaturas entre 1183-873 K debido a que no era posible medir coeficientes de difusión menores que 10- 17 m2/s. Como consecuencia de estas limitaciones, cuando era necesario conocer el coeficiente de difusión a temperaturas menores que 873 K se extrapolaba para poder estimarlo.
Con el advenimiento de las técnicas no convencionales como IBS (Ion Beam Sputtering) y más recientemente, RBS (HIRBS) se cubrió el rango de temperaturas hasta 673 K. Con lo cual, debido a la compatibilidad de las técnicas se obtuvieron valores de coeficientes de difusión entre 10-17 y 10-23 m2/s. El empleo de estas nuevas técnicas en la autodifusión de Fe, confirmó las previsiones existentes acerca del quiebre y la curvatura del gráfico de Arrhenius al pasar de la zona paramagnética a la zona ferromagnética confirmando la existencia del efecto del orden magnético sobre el coeficiente de difusión. Por lo tanto una extrapolación de datos de coeficientes de difusión desde altas temperaturas es incorrecta ahora debido a tres factores: desde la fase δ (1667-1811 K) puede tener la combinación de mecanismos intervinientes en la difusión tales como el de vacancias y divacancias; estas últimas preponderantes a altas temperaturas; la transformación fcc (γ) ⇒ bcc (α) que en Fe puro se produce a 1183 K y la transición para-ferromagnética que se produce a 1043 K.
El efecto del orden magnético sobre el coeficiente de difusión de impurezas tales como Co, Cr y Ni en Fe α también fue medido.
En esta tesis se propone estudiar la influencia del orden ferromagnético para las impurezas Sn, Sb y As en la matriz Fe-α contando con la disponibilidad de las nuevas técnicas nucleares RBS (UFRGS, Porto Alegre, Brasil), HIRBS (Tandar CNEA), completando con seccionamiento directo en la región paramagnética.
Debido a que impurezas tales como Sn, Sb, As y P juegan un papel relevante por ser fragilizantes en materiales que prestan servicio en el rango de temperaturas 673-873 K, se tratará de realizar aportes sobre el comportamiento de la difusión y su influencia en el fenómeno de la fragilización por revenido.