Estudo do efeito do teor de SiC e da moagem de alta energia na microestrutura e nas propriedades mecânicas e físicas do compósito Cu-SiC

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Câmara, Nailton Torres
• Orientador(a): Costa, Franciné Alves da
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
• Programa de Pós-Graduação: PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Moagem de alta energia; Compósitos Cu-SiC; Sinterização; Metalurgia do pó
• Link de acesso: https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/46643

O compósito Cu-SiC alia a alta condutividade térmica e elétrica e a boa ductilidade do cobre à boa condutividade térmica, baixa densidade e alta resistência à abrasão do SiC. Tais características permitem que esse compósito seja aplicado como contatos elétricos e dissipadores de calor, porém, a mútua insolubilidade das fases dificulta sua obtenção por sinterização. Diversas pesquisas utilizam a moagem de alta energia (MAE) para preparar pós de sistemas imiscíveis e com baixa molhabilidade, pois ela produz maior sinterabilidade do material através da diminuição do tamanho de partículas e homogeneização das fases. Neste trabalho, pós compósitos de Cu-SiC com 2, 10 e 15% de SiC foram preparados por mistura mecânica e MAE. A mistura mecânica foi efetuada por agitação manual em um recipiente plástico. A MAE dos pós foi realizada no moinho planetário pulverisette 7 com recipiente e corpos de moagem de metal duro em meio líquido de álcool - 99,5% a 400 rpm durante 2, 10, 20 e 30 horas. A razão em massa de pó/bola usada foi de 1:5. Compactos de pós Cu-SiC foram prensados a 500 MPa em uma matriz cilíndrica uniaxial. Os compactos verdes foram sinterizados em forno resistivo tubular e com registro dilatométrico a 1.000 oC por 1 h sob uma atmosfera de argônio. A taxa de aquecimento usada foi de 10 oC/min. Análises de FRX, DRX, MEV e EDS foram utilizadas para caracterizar tanto os pós quanto os compactos sinterizados. O tamanho de cristalito e a microdeformação das fases Cu e SiC dos pós Cu-SiC foram determinados através do software TOPAS. Medidas de distribuição de tamanho de partícula dos pós elementares (Cu e SiC) e dos compósitos Cu-SiC foram efetuadas por difração a laser. A densidade dos compactos verdes e sinterizados foi obtida usando o método geométrico e o princípio de Arquimedes. Medidas de corrosão eletrolítica foram realizadas nos compactos sinterizados de pós misturados e moídos por 30 h. A resistência à corrosão do compósito Cu-SiC diminui significativamente para teor acima de 2% em massa de SiC. Os valores de densidade dos compactos sinterizados diminuem com a elevação do teor de SiC (0, 2, 10 e 15%p) e o tempo de moagem (2, 10, 20 e 30 h). Os compactos sinterizados de pós misturados Cu-2%SiC alcançaram 77,2% de densidade relativa, enquanto os compactos de pós Cu-2%SiC moídos por 2 e 30 h obtiveram densidade relativa de 72,7 e 65,4%. Os compactos de pós CuSiC com 10 e 15% em massa de SiC moídos por 2 h obtiveram densidade de 64,9 e 58,2%, respectivamente. Os valores de HV dos compactos sinterizados aumentam com elevação do teor de SiC e os maiores valores foram obtidos pelos compactos de pós Cu-SiC moídos por 10 h. Os valores de microdureza desses compactos de pós moídos por 10 h com 2, 10 e 15% em massa de SiC alcançaram 50.9, 83.7 e 115.6 HV, respectivamente. As microestruturas dos compactos sinterizados Cu-SiC moídos são mais homogêneos que a dos misturados.