Estudo de duas pseudoligas de Nb-Cu obtidas pela rota da metalurgia do pó

The Nb-Cu pseudoalloys present themselves as potential substitutes for the alloys from a well known system and already commercially applied, as the W-Cu alloys, used in applications such as heat sinks, electrical contacts and coils for the generation of high magnetic fields. Because it is an immiscible system, where there is mutual insolubility and low wettability of the liquid Cu on the Nb surface, the processing route used in this work was the Powder Metallurgy. Two Nb alloys were used, with additions of 10% and 20% in weight of Cu, and times of 20, 30 and 40 hours for the high energy milling of the starting powders. The milling evolution of the powders is presented through the characterization techniques, such as the LASER diffraction for particle size, XRD, SEM, EDS, DSC, dilatometry, TEM and chemical analysis. After the milling, portions of the loads were submitted to the annealing heat treatment. The process used for the samples consolidation was the hot pressing, which has been applied both on some milled powders samples, as on the annealed powders. Subsequent heat treatments were performed in the samples at temperatures of 1000ºC (solid phase) and 1100ºC (in the Cu liquid phase). All sets of consolidated samples, and also the two sets of the heat treated, were analyzed by XRD, SEM, EDS, density and Vickers microhardness. Moreover, other Nb powder samples with 10% and 20% in weight of Cu obtained by simple mechanical mixing, were consolidated, thermally treated and characterized with the same techniques applied to the others, and the results were compared among themselves. Despite the difficulty of consolidation and densification of the two pseudoalloys of the Nb-Cu system of this study, on the route that passes through the HEM, samples were obtained with densities around 90% of the theoretical density. And, on the processing route of which were only mixed, the values reached up to 97%. Therefore, in this work are also emphasized the processes that made possible these results.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES

As pseudoligas Nb-Cu apresentam-se como potenciais substitutas às ligas de um sistema conhecido e já aplicado comercialmente, como as de W-Cu, usadas em aplicações como dissipadores de calor, contatos elétricos e bobinas para geração de altos campos magnéticos. Por tratar-se de um sistema imiscível, onde há insolubilidade mútua e baixa molhabilidade do Cu líquido na superfície do Nb, a rota de processamento empregada neste trabalho foi a da Metalurgia do Pó. Duas composições de Nb foram utilizadas, com adições de 10% e 20% em peso de Cu, e tempos de 20, 30 e 40 horas, para a moagem de alta energia dos pós de partida. A evolução da moagem dos pós é apresentada através de diversas técnicas de caracterização, como a particulometria por difração a LASER, DRX, MEV, EDS, DSC, dilatometria, MET e análise química. Após a moagem, partes das cargas de pós foram submetidas ao tratamento térmico de recozimento. O processo empregado para a consolidação das amostras foi a compactação a quente, a qual foi aplicada tanto em algumas amostras de pós moídos, quanto nos pós recozidos. Tratamentos térmicos posteriores foram realizados nas amostras, nas temperaturas de 1000ºC (em fase sólida) e 1100ºC (em fase líquida do Cu). Todos os conjuntos de amostras consolidadas e também os dois conjuntos das tratadas termicamente foram analisados por DRX, MEV, EDS, densidade e microdureza Vickers. Paralelamente, outras amostras de pós de Nb com 10% e 20% em peso de Cu obtidas por simples mistura mecânica, foram consolidadas, tratadas termicamente e caracterizadas com as mesmas técnicas aplicadas nas demais, e os resultados foram comparados entre eles. Apesar da dificuldade de consolidação e densificação das duas pseudoligas do sistema Nb-Cu deste estudo, na rota que passa pela MAE, foram obtidas amostras com densidades em torno de 90% da densidade teórica. E, na rota de processamento das amostras que foram apenas misturadas, os valores chegaram até 97%. Por isso, nesse trabalho, também são enfatizados os processos que tornaram possíveis os resultados encontrados.