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Publicação
Desenvolvimento de compósitos nanoestruturados do sistema cobre-carbono para aplicações aeronáuticas
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Orientador(es)
Resumo(s)
As ligas de cobre são utilizadas na indústria aeronáutica em aplicações não críticas, em resultado da sua elevada condutividade térmica e elétrica. A busca pelo desenvolvimento de aeronaves mais leves, com maior rapidez, eficiência e resistência vem impulsionando o desenvolvimento de novas ligas e compósitos de cobre que apresentem características melhoradas no que diz respeito a dureza, resistência mecânica, durabilidade e fiabilidade, permitindo a sua utilização sob condições extremas.
Nesse sentido, neste trabalho desenvolveram-se compósitos de matriz de cobre reforçada com alótropos de carbono - grafite, nanotubos de carbono e grafeno, processados por moagem mecânica, objetivando, deste modo, proporcionar aumento na resistência mecânica da matriz cobre através do refinamento microestrutural à nanoescala, sendo as propriedades funcionais desenvolvidas através da presença de dispersões de alótropo de carbono.
Estudou-se uma composição fixa, com 2 % em peso de carbono. A moagem das misturas teve lugar em moinho planetário, utilizando uma velocidade de moagem de 400 rpm, durante os seguintes tempos de moagem: 1, 2, 4, 8 e 16 horas. Utilizou-se uma proporção esferas-pó de 20:1, cuba de alumina e esferas de cobre. Foram efetuadas experiências por via seca e com adição de álcool isopropílico. Os pós produzidos foram caracterizados pelas técnicas de microsocopia eletrónica de varrimento, espectroscopia Raman, difração laser, difração de raios-X e microdureza.
Os resultados obtidos mostram que a moagem mecânica dos sistemas estudados produziu pós nanoestruturados, com refinamento dos grãos de cobre e partículas de segunda fase distribuídos principalmente nos limites de grão. Os valores de diâmetro mediano de partículas mostram uma diminuição de tamanho de partícula relativamente ao cobre de partida de aproximadamente 47, 27 e 83 % para os sistemas Cu-G-PCA, Cu-CNT-PCA e Cu-Gra-PCA, respetivamente. Para a microdureza, observou-se que a adição dos alótropos do carbono promoveram aumento em todos os sistemas estudados: 358,8 HV para Cu-G-seco, 380 HV para Cu-CNT-seco e 425 HV para Cu-Gra-PCA.
Com os resultados obtidos, é de se esperar que os compósitos estudados funcionem como uma alternativa eficaz na produção de componentes de aeronaves, visto que o refinamento microestrutural observado agrega maior resistência mecânica à matriz de cobre.
Descrição
Palavras-chave
Cobre Grafite Nanotubos de Carbono Grafeno Compósitos de matriz metálica Aplicações Aeronáuticas