Estudo do efeito do teor de diferentes reforços (WC E NbC) e da moagem de alta energia nas propriedades mecânicas e elétricas dos compósitos com matriz metálica de cobre

dc.contributor.advisorMashhadikarimi, Meysam
dc.contributor.advisor-co1Gomes, Uilame Umbelino
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9858094266525225pt_BR
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/9422624675887080pt_BR
dc.contributor.authorSilva, Thalita Queiroz e
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/5763433926920164pt_BR
dc.contributor.referees1Paskocimas, Carlos Alberto
dc.contributor.referees2Filgueira, Marcello
dc.date.accessioned2024-12-03T22:46:55Z
dc.date.available2024-12-03T22:46:55Z
dc.date.issued2024-09-18
dc.description.abstractComposites designed with a copper matrix reinforced with ceramic and refractory materials are promising for use as electrical conductors due to their combination of excellent thermal and electrical properties, and the high mechanical resistance to wear. Several researchers have explored the addition of different reinforcements in manufacturing composites to enhance these properties. This study aimed to investigate the applicability of two types of reinforcements (WC and NbC) in copper metal matrix composites fabricated using powder metallurgy and Spark Plasma Sintering (SPS) in electrical contact application. The study evaluated variables such as composition (type of reinforcement and concentrations of 5% and 20% by mass) and processing (with milling times of 5, 10, and 20 hours). Analyses were conducted using Scanning Electron Microscopy (SEM), Energy Dispersive Spectroscopy (EDS), X-ray Fluorescence (XRF), and X-ray Diffraction (XRD) with Rietveld refinement. Mechanical properties were assessed through Vickers microhardness testing. The microscopy analysis of the composite powders revealed that the Cu particles were severely deformed, forming plates, while the ceramic particles (WC and NbC) were fragmented and incorporated into the Cu phase due to high-energy milling. XRD analysis showed characteristic peaks of the composites, with increased Full Width at Half Maximum (FWHM) values, reduced crystallite sizes, and increased microdeformation of the phases. XRF analysis indicated potential contamination of the composite powders due to the milling conditions. The microstructural analysis indicates increased composite porosity as the reinforcement content and milling time increase. A significant increase in average Vickers microhardness values was noted for nearly all the composites compared to pure Cu. Notably, the composite with 20% by mass of NbC, milled for 20 hours, exhibited the highest microhardness, with 189.7 HV on the surface and 178.4 HV in the cross-section, surpassing the values of the other composites. The electrical conductivity of the composites obtained decreases mainly with the increase in the addition of carbides.pt_BR
dc.description.resumoOs compósitos produzidos com matriz de cobre, reforçados com materiais cerâmicos e refratários, são promissores para uso em condutores elétricos devido à combinação de excelentes propriedades térmicas e elétricas, além de alta resistência ao desgaste mecânico. Diversos pesquisadores têm estudado a utilização de diferentes reforços na fabricação desses compósitos, visando melhorar essas propriedades. Este trabalho teve como objetivo investigar a aplicabilidade de dois tipos de reforços (WC e NbC) em compósitos de matriz metálica de cobre, fabricados por metalurgia do pó e sinterização por plasma pulsado (SPS), para aplicações em contatos elétricos. O estudo avaliou as variáveis de composição (tipo de reforço e concentração de 5% e 20% em massa) e processamento (tempo de moagem de 5, 10 e 20 horas). As análises foram realizadas usando Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Espectroscopia de Energia Dispersiva (EDS), Fluorescência de Raios-X (FRX) e Difração de Raios-X (DRX) com refinamento Rietveld. As propriedades mecânicas foram avaliadas através da microdureza Vickers. Os resultados de microscopia dos pós compósitos revelaram que as partículas de Cu foram severamente deformadas, enquanto as partículas cerâmicas (WC e NbC) foram fragmentadas e incorporadas à fase de Cu devido à MAE. A análise de DRX mostrou picos característicos dos compósitos, com aumento dos valores de largura à meia altura (FWHM), redução dos tamanhos dos cristalitos e aumento da microdeformação das fases. A técnica de FRX indicou uma possível contaminação dos pós compósitos devido ao meio de moagem. Os resultados microestruturais indicaram um aumento na porosidade dos compósitos com o aumento dos teores de reforço e tempo de moagem. Houve um aumento significativo nos valores médios de microdureza Vickers para quase todos os compósitos, em comparação com o Cu puro. O compósito com 20% em massa de NbC moído por 20 horas apresentou a maior microdureza, com 189,7 HV na superfície e 178,4 HV na seção transversal. Já condutividade elétrica dos compósitos obtidos diminui principalmente com o aumento da adição de carbetos.pt_BR
dc.description.sponsorshipConselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPqpt_BR
dc.identifier.citationSILVA, Thalita Queiroz e. Estudo do efeito do teor de diferentes reforços (WC E NbC) e da moagem de alta energia nas propriedades mecânicas e elétricas dos compósitos com matriz metálica de cobre. Orientador: Dr. Meysam Mashhadikarimi. 2024. 98f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2024.pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/60726
dc.languagept_BRpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal do Rio Grande do Nortept_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.initialsUFRNpt_BR
dc.publisher.programPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA E ENGENHARIA DE MATERIAISpt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectCompósitos Cu-WC e Cu-NbCpt_BR
dc.subjectMetalurgia do pópt_BR
dc.subjectMoagem de alta energiapt_BR
dc.subjectSinterização via SPSpt_BR
dc.subjectContatos elétricospt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICApt_BR
dc.titleEstudo do efeito do teor de diferentes reforços (WC E NbC) e da moagem de alta energia nas propriedades mecânicas e elétricas dos compósitos com matriz metálica de cobrept_BR
dc.typemasterThesispt_BR

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