Resistividad eléctrica en sistemas que contienen nanopartículas embebidas en una matriz metálica.

Abstract

La descomposición de una aleación ocurre mediante una serie de fases que nuclean, crecen y coalescen hasta la estabilidad del material, lo que implica cambios estructurales que afectan las propiedades físicas del mismo. La resistividad eléctrica es una de las propiedades sensible al cambio estructural, de allí que se procedió a estudiar dicha propiedad en un sistema binario Al-Zn considerando la participación de los diferentes centros dispersores en la medida que estos cambios estructurales están ocurriendo. Dos métodos fueron empleados: a) El método de la ecuación de transporte de Boltzmann, tratado en la aproximación del tiempo de relajación , aplicándose la regla de Matthiessen para estudiar los efectos de cada uno de los dispersores por separados en un sistema isotrópico y b) El método de los cambios de fases cuánticos calculado a partir de la variación de densidad de estados (DOS) para diferentes estructuras, estas últimas obtenidas por el software comercial MATERIAL STUDIO dentro de la teoría del funcional de la densidad (DFT). Para el caso (a) se tomo como material de estudio una aleación binaria de aluminio-zinc (Al-6,8%at Zn) con una concentración interna de soluto de 0,75; obteniéndose un valor de resistividad inicial 1,6984 μΩ.cm y observándose las anomalías de la resistividad asociada a la microestructura y a los bordes de las zonas GP (zonas Guinier Preston) de talla nanométrica para distintas concentraciones de zona. Estos resultados concuerdan con los expuestos en forma teórica y experimental por los reportados en las bibliografías consultadas, donde el proceso dispersivo de microestructura, contornos de zonas y empobrecimiento de la solución sólida compiten para generar una anomalía en la resistividad eléctrica. Mientras que en el caso b) se utilizó una aleación similar, en el cual la evolución estructural se introdujo mediante una supercelda donde el número de átomos de soluto presentes son variados. Bajo este esquema las curvas de resistividad asociados a los agregados atómicos de Zn, mostraron un comportamiento anómalo lo cual concuerda con lo mostrado en el primer método. En el esquema de cálculo DFT-LDA la anomalía es observada con un número de átomos de Zn de aproximadamente 20 átomos con un máximo de resistividad de 0,5576 μΩ.cm, mientras que el esquema de cálculo DFT-GGA la anomalía es desplazada con un número de átomos de aproximadamente 24 átomos de Zn con un máximo de resistividad de 0,8564 μΩ.cm.