Óxido de grafeno reduzido como reforço em compósito de matriz alumínio fabricado por metalurgia do pó

Abstract

Materiais leves com elevada resistência mecânica tem uma demanda em muitas áreas industriais, como por exemplo o setor automotivo e aeronáutico. O alumínio possui baixa densidade, mas também apresenta baixa resistência mecânica. O compósito de matriz alumínio tem sido estudado desde 1920. A alumina e o carbeto de silício são comumente utilizados como reforço em compósitos de matriz alumínio. Devido às suas excelentes propriedades físicas e mecânicas, o óxido de grafeno reduzido e o grafeno tem sido um reforço promissor do alumínio e suas ligas. O presente trabalho teve como objetivo produzir e caracterizar compósitos de matriz alumínio reforçada com óxido de grafeno reduzido por meio da técnica de metalurgia do pó. A matriz será composta de pó de alumínio de tamanho micrométrico. O reforço será constituído por óxido de grafeno reduzido com poucas camadas atômicas de grafeno. O pó de alumínio de tamanho médio de 44 μm foi caracterizado quanto à morfologia e distribuição de tamanho de partícula. Os pós de alumínio e os óxidos de grafeno foram também caracterizados por microscopia eletrônica de varredura e difração de raios X. Os pós de alumínio e óxido de grafeno foram misturados utilizando um moinho de bolas. Após a mistura, as compactações foram feitas em prensas uniaxial e isostática. A sinterização dos pós de alumínio com óxido de grafeno e óxido de grafeno reduzido foram realizadas numa faixa de temperaturas de 520 a 620°C sob atmosfera de argônio. Após as sinterizações, a densidade das pastilhas obtidas de 10 mm de diâmetro e 10 mm de altura foram determinadas. O compósito foi então caracterizado quanto às suas propriedades mecânicas por meio de ensaios de compressão e dureza, além da análise microestrutural executada por meio da microscopia eletrônica de varredura. Como resultado da difração de raios X, observou-se no pó de alumínio somente a fase alfa, sem indícios de segunda fase. O óxido de grafeno reduzido mostrou uma constituição de 4 a 7 camadas de grafeno. Quanto à densificação das pastilhas obtidas, a melhor condição de densificação foi de 95% na condição compactada uniaxialmente e sinterizada a 580°C. A microestrutura da pastilha mostrou uma dispersão homogênea do óxido de grafeno reduzido na matriz de alumínio. Os resultados mecânicos apresentaram um aumento na resistência à compressão e na dureza em relação ao alumínio puro.