Efeitos da adição de nanopartículas de céria na microestrutura e propriedades do cobre
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2018
Autores IPEN
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CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 23.
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Resumo
O cobre é utilizado por suas boas propriedades físicas (alta condutividade elétrica e
térmica, resistência à corrosão) e econômicas (facilidade de fabricação, custo de
matéria prima mediano e reciclagem). No entanto, metais puros de alta condutividade
elétrica são muito dúcteis e, para muitas aplicações, é requerido simultaneamente alta
condutividade elétrica e resistência mecânica. O aumento da resistência mecânica do
cobre pode ocorrer pela adição de fase de reforço, o que aumenta também a dispersão
da nuvem de elétrons diminuindo a condutividade do material. A céria é um dos óxidos
de terras raras mais utilizados devido a suas características como alto ponto de fusão
e estabilidade química e térmica. Este trabalho teve como objetivo processar e estudar
a microestrutura e propriedades (condutividade elétrica, dureza e fratura) dos
compósitos 92% Cu 8% CeO2 e 80% Cu - 20% CeO2. As amostras foram
processadas pela técnica de metalurgia do pó: pesagem, mistura (sem bolas por 30
min com frequência de rotação de 46 rpm), compactação (uniaxial à frio com pressão
de 1080 Mpa por 10s) e sinterização (800°C por 6h com taxa de aquecimento de
10°C/min sob vácuo de 10 7 torr). Os pós de partida foram caracterizados por
distribuição granulométrica, MEV/MET, EDS e DRX com refinamento Rietveld.
Apresentaram valores de diâmetro médio de partícula de 39,86 μm (cobre) e < 25 nm
(céria), resultados de microanálise EDS adequados (foram identificados apenas os
elementos previstos) e resultados de DRX sem indicação de formação de fase
indesejada e com tamanho de cristalitos nanométricos. As análises de MO, MEV e
EDS indicaram distribuição uniforme das fases, boa coalescência das partículas
formando superfície continua, baixa porosidade e fase de céria dispersa nos contornos
de grão do cobre com algumas regiões aglomeradas. Os resultados de microanálise
EDS não indicaram contaminação nem oxidação das amostras. Os difratogramas
indicaram formação de fases isoladas. As amostras com 8% e 20% de céria
apresentaram, respectivamente, densidade de 8,12 e 7,66 g/cm³, densidade relativa
de 92% e 88% (em relação à amostra sinterizada de 100%Cu), condutividade elétrica
de 38% e 15% IACS, condutividade elétrica relativa de 51% e 21%, dureza de 69 e 88
HV5 (677 e 863 MPa) e dureza relativa de 230% e 293%. As fratografias
apresentaram, para ambos os compósitos, fratura mista (dúctil e frágil) e indicaram
boa adesão entre a matriz metálica e o reforço cerâmico. As análises indicaram
microestrutura adequada com boa dispersão de céria e boa densificação das
partículas. Foi observado efetivo aumento na resistência mecânica, o compósito com
20% de céria apresentou dureza cerca de 3 vezes maior do que a do cobre, porém,
em ambos os compósitos, o acréscimo da fase cerâmica acarretou na diminuição da
condutividade elétrica. O compósito com 8% de céria foi o que apresentou melhor
equilíbrio entre essas duas propriedades.
Como referenciar
FONSECA, D.P.M.; MONTEIRO, W.A. Efeitos da adição de nanopartículas de céria na microestrutura e propriedades do cobre. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 23., 04-08 de novembro, 2018, Foz do Iguaçu, PR. Resumo... p. 2320-2320. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/29517. Acesso em: 23 Mar 2025.
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