Estudo da síntese e sinterização de pós compósitos do sistema Ta-Cu

Ta-Cu bulk composites combine high mechanical resistance of the Ta with high electrical and thermal conductivity of the Cu. These are important characteristics to electrical contacts, microwave absorber and heat skinks. However, the low wettability of Ta under Cu liquid and insolubility mutual these elements come hard sintering this composite. High-energy milling (HEM) produces composite powders with high homogeneity and refines the grain size. This work focus to study Ta-20wt%Cu composite powders prepared by mechanical mixture and HEM with two different conditions of milling in a planetary ball mill and then their sintering using hydrogen plasma furnace and a resistive vacuum furnace. After milling, the powders were pressed in a steel dye at a pressure of 200 MPa. The cylindrical samples pressed were sintered by resistive vacuum furnace at 10-4torr with a sintering temperature at 1100ºC / 60 minutes and with heat rate at 10ºC/min and were sintered by plasma furnace with sintering temperatures at 550, 660 and 800ºC without isotherm under hydrogen atmosphere with heat rate at 80ºC/min. The characterizations of the powders produced were analyzed by scanning electron microscopy (SEM), x-ray diffraction (XRD) and laser granulometry. After the sintering the samples were analyzed by SEM, XRD and density and mass loss tests. The results had shown that to high intense milling condition produced composite particles with shorter milling time and amorphization of both phases after 50 hours of milling. The composite particles can produce denser structure than mixed powders, if heated above the Cu melting point. After the Cu to arrive in the melting point, liquid copper leaves the composite particles and fills the pores

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O compósito Ta-Cu alia a alta resistência mecânica do Ta com a alta condutividade térmica e elétrica do Cu. Estas são características importantes para contatos elétricos, absorvedores de microondas ou dissipadores de calor. Todavia, a baixa molhabilidade do Cu líquido no Ta sólido e a mútua insolubilidade desses elementos tornam difícil a densificação deste material. A moagem de alta energia (MAE) produz pós compósitos com alta homogeneidade e refina o tamanho de grão. Este trabalho faz um estudo sobre pós compósitos Ta-20%Cu preparados por mistura mecânica e moagem de alta energia com duas condições distintas de moagem em um moinho do tipo planetário e sua posterior sinterização em um forno a plasma de hidrogênio e em um forno resistivo sob vácuo. Amostras cilíndricas foram obtidas usando uma pressão de 200 MPa. Elas foram sinterizadas em forno resistivo a 1100ºC por 60 minutos sob um vácuo de 10-4torr com uma taxa de aquecimento de 10ºC/min e em um forno a plasma de H2 a 550, 660 e 800ºC sem tempo de isoterma de sinterização com uma taxa de aquecimento de 80ºC/min. Para caracterização dos pós produzidos foram realizadas microscopia eletrônica de varredura (MEV), difrações de raios x (DRX) e granulometria a laser. Após a sinterização as amostras foram analisadas através de MEV, DRX, densidade e perda mássica. Os resultados mostram que para condição de moagem mais intensa partículas compósitas são produzidas com poucas horas de moagem e há uma amorfização do tântalo e do cobre após 50 horas de moagem. A MAE produz partículas compósitas com uma densidade estrutural maior do que os pós misturados, se as amostras forem aquecidas acima do ponto de fusão do cobre. Após o cobre atingir o ponto de fusão, o cobre líquido deixa as partículas compósitas e preenche os poros