Caracterização de compósitos Nb-20%cu obtidos por moagem de alta energia e sinterizados por fase líquida

In this work, was studied the formation of a composite of the refractory metal niobium with copper, through the process of high-energy milling and liquid phase sintering. The HEM can be used to synthesize composite powders with high homogeneity and fine size particle distribution. It may also produce the solid solubility in immiscible systems such as Nb-Cu, or extend the solubility of systems with limited solubility. Therefore, in the immiscible system Cu-Nb, the high-energy milling was successfully used to obtain the composite powder particles. Initially, the formation of composite particles during the HEM and the effect of preparation technique on the microstructure of the material was evaluated. Four loads of Nb and Cu powders containing 20%wt Cu were synthesized by MAE in a planetary type ball mill under different periods of grinding. The influence of grinding time on the metal particles is evaluated during the process by the withdrawal of samples at intermediate times of milling. After compaction under different forces, the samples were sintered in a vacuum furnace. The liquid phase sintering of these samples prepared by HEM produced a homogeneous and fine grained. The composite particles forming the sintered samples are the addition of a hard phase (Nb) with a high melting point, and a ductile phase (Cu) with low melting point and high thermal and electrical conductivities. Based on these properties, the Nb-Cu system is a potential material for many applications, such as electrical contacts, welding electrodes, coils for generating high magnetic fields, heat sinks and microwave absorbers, which are coupled to electronic devices. The characterization techniques used in this study, were laser granulometry, used to evaluate the homogeneity and particle size, and the X-ray diffraction, in the phase identification and to analyze the crystalline structure of the powders during milling. The morphology and dispersion of the phases in the composite powder particles, as well the microstructures of the sintered samples, were observed by scanning electron microscopy (SEM). Subsequently, the sintered samples are evaluated for density and densification. And finally, they were characterized by techniques of measuring the electrical conductivity and microhardness, whose properties are analyzed as a function of the parameters for obtaining the composite

Neste trabalho, foi estudada a formação de um compósito do metal refratário nióbio com o cobre, através do processo de moagem de alta energia e sinterização por fase líquida. A MAE pode ser usada para sintetizar pós compósitos com alta homogeneidade e fina distribuição de tamanho de partículas. Ela também pode produzir a solubilidade sólida em sistemas imiscíveis como o Nb-Cu, ou, estender a solubilidade de sistemas com limitada solubilidade. Portanto, no sistema imiscível Nb-Cu, a moagem de alta energia foi utilizada com sucesso para a obtenção das partículas do pó compósito. Inicialmente a formação das partículas compósitas durante a MAE e o efeito dessa técnica de preparação na microestrutura do material foi avaliada. Quatro cargas de pós de Nb e Cu contendo 20% em massa de Cu foram sintetizados por MAE em um moinho de bolas tipo planetário, sob diferentes períodos de moagem. A influência do tempo de moagem nas partículas metálicas é avaliada no decorrer do processo, através da retirada de amostras em tempos parciais da moagem. Após a compactação sob diferentes forças, as amostras foram sinterizadas em um forno à vácuo. A sinterização por fase líquida destas amostras preparadas por MAE produziu uma estrutura homogênea e com granulação refinada. As partículas compósitas que formam as amostras sinterizadas, são a junção de uma fase dura (Nb) com alto ponto de fusão, e uma fase dúctil (Cu) de baixo ponto de fusão e de elevadas condutividades térmica e elétrica. Com base nestas propriedades, o sistema Nb-Cu é um material em potencial para inúmeras aplicações, como contatos elétricos, eletrodos de solda, bobinas para geração de altos campos magnéticos, dissipadores de calor e absorvedores de microondas, que são acoplados a dispositivos eletrônicos. As técnicas de caracterização utilizadas neste estudo, foram a granulometria à laser para avaliar a homogeneidade e o tamanho das partículas, e a difração de raios-X, na identificação das fases e análise da estrutura cristalina dos pós durante a moagem. Já a morfologia e a dispersão das fases nas partículas do pó compósito, assim como as microestruturas das amostras sinterizadas, foram observadas através de microscopia eletrônica de varredura (MEV). Posteriormente, as amostras sinterizadas foram avaliadas quanto à densidade e densificação. E, finalmente, foram caracterizadas através de técnicas de medição da condutividade elétrica e microdureza Vickers, cujas propriedades são analisadas em função dos parâmetros de obtenção do compósito