català | castellano | english home   sitemap   legal notice   credits   contacte  
home home

Jordi Ortín i Antoni Planes

"Thermodynamic analysis of thermal measurements in thermoelastic martensitic transformations". Acta Metallurgica, vol. 36 (1998), p. 1873-1889


ABSTRACT

The thermodynamics of thermoelastic martensitic transformations are reformulated from the point of view of calorimetric experiments. It is shown that the heat released or absorbed by the specimen is due to a triple contribution: the latent heat of transformation, the reversibly stored elastic enthalpy and the irreversible work mainly spent in moving the interfaces. The main assumption is that a thermoelastic growth behavior is equivalent to a null production of irreversible heat. Then the three energy terms can be separated by application of the first and second thermodynamic principles to a complete cycle, and evaluated quantitatively from heat-flow differential calorimetric data. The relative importance of the three energy terms determines the shape of the hysteresis loop in entropy vs temperature co-ordinates. Four examples on three shape-memory alloy systems (Fe-PT, Cu-Al-Ni, Cu-Zn-Al) are studied.



ARTICLE

A l'estiu del 1986 vam assistir a la Conferència Internacional sobre Transformacions Martensítiques al Japó. Un de nosaltres, Jordi Ortín, era professor a la UIB i l'altre, Antoni Planes, a la UB, ja al Departament d'Estructura i Constituents de la Matèria. Ens coneixíem del fet d'haver coincidit a principis dels vuitanta a l'antic Departament de Termologia de la UB i al Departament de Física de la UPC.

Tots dos separadament havíem estat interessats en el problema de la termodinàmica de transicions termoelàstiques. Planes havia discutit el problema a la seva tesi doctoral , l'any 1981, i Ortín havia publicat un primer estudi de l'anàlisi de mesures calorimètriques en aquest tipus de transicions. El problema tenia força interès en la comunitat que treballava sobre el tema, però restaven moltes qüestions per resoldre.

En la calor humida i asfixiant de l'agost japonès, entre passejada i passejada, vestits amb el tradicional iukata, vam aprofitar els descansos a l'hotel per a consumir gerres d'aigua glaçada i discutir sobre temes que ens interessaven. Ràpidament ens vam adonar que podíem fer una aportació interessant al problema. Els primers gargots i càlculs els vam fer allí mateix. Al setembre, Ortín va anar-se'n de postdoctoral a la Universitat Catòlica de Lovaina, a Bèlgica, on l'ambient era òptim per a desenvolupar les idees del treball. A distància, fent servir telèfon i correu ordinari - aleshores no era fàcil fer servir el correu electrònic -, vam continuar treballant intensament en el tema. el primer esborrany de l'article estava enllestit per Nadal i vam aprofitar les vacances a Barcelona per a acabar de lligar caps. Cap a l'abril ens vam trobar a Lovaina i en vam enllestir la versió definitiva, que va resultar força extensa. El vam enviar a Acta Metallurgica, que consideràvem la revista més prestigiosa en ciències de materials, i va ser acceptat el setembre sense modificacions. Per a sorpresa nostra, l'editor proposava de publicar-lo com a overview. Els overviews d'Acta Metallurgica són articles llargs de significació especial que obren cada número de la revista. en el nostre cas tenia sentit perquè l'article inclou una revisió relativament extensa del problema, seguida de la nostra aportació.

Des del principi l'article va tenir un fort impacte en la comunitat. Això s'ha traduït en nombroses invitacions a congressos especialitzats i, en el decurs dels anys, en una quantitat considerable de citacions. Al nostre parer, l'impacte del treball es justifica en dues vessants. D'una banda, l'article ofereix eines pràctiques i de fàcil implementació que permeten analitzar molts tipus de mesures macroscòpiques en transicions termoelàstiques. Això fa que per molts autors el treball sigui una referència indispensable. De l'altra, el treball planteja una formulació termodinàmica de les transicions de fase quasiestàtiques fora de l'equilibri.

Aquest aspectes no ha estat exempt de polèmica, ja que una de les aproximacions que es fan en el treball és discutible. Nosaltres mateixos ens vam adonar aviat d'aquesta feblesa. en treballs posteriors vam analitzar detalladament la importància d'aquesta aproximació i vam proposar una formulació molt més general. Actualment, el treball en conjunt és reconegut com la referència clàssica sobre termodinàmica de transicions termoelàstiques.

La temàtica encetada amb aquest treball va resultar tan estimulant que vam prosseguir la col·laboració en aquest tema durant uns quants anys més. D'aquesta col·laboració van sortir diverses publicacions, de les quals podem destacar-ne dues que, sense arribar a l'impacte de l'anterior, han estat també molt valorades i citades. Són:

A. Planes, J. L. Macqueron i J. Ortín, "Energy contributions in the martensitic transformation of shape-memory alloys", Phil. Mag. Lett., vol. 57 (1998), p. 291-298, en la qual s'utilitzaven els resultats de l'overview per a analitzar per primer vegada la dependència de les contribucions d'energia en la fracció transformada en una transformació termoelàstica.

J. Ortín i A. Planes, "Thermodynamics of thermoelastic martensitic transformations", Acta Metallurgica, vol. 37 (1989), p. 1433-1441, en què es tornava a plantejar l'anàlisi de l'overview, es revisaven les hipòtesis inicials restringint-les al mínim, es donava un caràcter més formal al tractament i es generalitzava l'anàlisi a la presència de camps externs.

En un sentit ampli, aquest estudi termodinàmic va proporcionar un marc adequat per a l'inici, cap a 1991-1992, d'una nova línia de treball, encara activa. La visita dels professors P.-A. Lindgard (laboratori Nacional de Risoe, Dinamarca) i J. P. Sethna (Universitat de Cornell, EUA), convidats per la doctora Teresa Castan, va ajudar a fer que el projecte agafés una embranzida considerable. Aquesta línia de treball se centra en l'estudi de problemes de metaestabilitat, histèresi i allaus en transicions de fase amb dinàmica atèrmica. Ben aviat s'hi van incorporar els doctors Lluís Mañosa i Eduard Vives. Des d'aleshores hem dut a terme diversos estudis experimentals i teòrics d'aquesta classe de problemes que han tingut molt bona acollida en la comunitat científica.


Jordi Ortín i Antoni Planes
Departament d'Estructura i Constituents de la Matèria
Facultat de Física
Universitat de Barcelona


 


 


Font:


ROVIRA, Lluis; SENRA, Pau; JOU, David. Estudis bibliomètrics sobre la recerca en física a Catalunya. Barcelona: Institut D'Estudis Catalans, Arxius de les Seccions de Ciències, 2001. 99-100 p. ISBN 84-7283-577-4




bottom