Desenvolvimento de compósitos de nanotubos de carbono com matrizes metálicas de alumínio e a liga AA7050

dc.creatorLuana Araújo Batista
dc.date.accessioned2023-02-16T17:54:57Z
dc.date.accessioned2025-09-08T23:38:39Z
dc.date.available2023-02-16T17:54:57Z
dc.date.issued2022-10-21
dc.description.abstractThe very high yield stress of carbon nanotubes (CNTs), associated with other properties such as high thermal and electrical conductivity and low coefficient of thermal expansion, makes it excellent candidates for reinforcing ductile matrices. Aluminum composites with CNTs have been developed to obtain composites with low specific weight and high mechanical strength. The main objective of this doctoral thesis is to evaluate the feasibility of using CNTs in Al-based metal matrix composites and their respective consolidation. For this, three different composites were produced with the CNTs: (i) commercially pure aluminum, (ii) with the AA7050 alloy, and (iii) a hybrid composite joining the three materials. The CNTs were dispersed and impregnated in the metallic powders by ultrasound techniques and by a very high energy ball mill. Powder metallurgy consolidation involved hot pressing and extrusion. The impact of different processes on the composite quality and the structural integrity of the CNTs was evaluated throughout the work. For characterization, scanning electron microscopy, x-ray diffraction, Raman spectroscopy, atomic force spectroscopy, thermography, x-ray fluorescence, microhardness, and abrasion wear were used. It was verified that CNTs can reinforce both matrices as long as they are dispersed, well adhered, and with their structural integrity preserved. The technique that generated the best result was the production of the composite by ultrasound with a retroevaporator. Al composites verified that there is a maximum content of CNTs that can be incorporated without large damage to the mechanical conformation. Since the increase in the concentration of CNTs, the difficulty in consolidating the composite grows, resulting in its weakening. In general, the use of CNTs as reinforcement increases the hardness and abrasive wear resistance of the samples. For example, in 0.25 wt% CNT/Al composite occurred a 50% reduction in mass loss. For the 0.5 wt% CNT/AA7050 composite there was an increase in hardness of 18.5% after alloy aging process.
dc.description.sponsorshipCNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico
dc.description.sponsorshipFAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais
dc.description.sponsorshipCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/1843/50149
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal de Minas Gerais
dc.rightsAcesso Aberto
dc.subjectEngenharia metalúrgica
dc.subjectMetalurgia física
dc.subjectNanotubos de carbono
dc.subjectMetalurgia do pó
dc.subject.otherCompósito de matriz metálica
dc.subject.otherNanotubos de carbono
dc.subject.otherAA7050
dc.subject.otherCompósito híbrido
dc.subject.otherMetalurgia do pó
dc.titleDesenvolvimento de compósitos de nanotubos de carbono com matrizes metálicas de alumínio e a liga AA7050
dc.typeTese de doutorado
local.contributor.advisor1Eric Marchezini Mazzer
local.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7273276940567054
local.contributor.referee1Berenice Mendonça Gonzalez
local.contributor.referee1Marcos Daniel Vozer Felisberto
local.contributor.referee1Almir Silva Neto
local.contributor.referee1Witor Wolf
local.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/3968178583898140
local.description.resumoO elevado limite de escoamento dos nanotubos de carbono (CNTs), associado com outras propriedades como alta condutividade térmica e elétrica e baixo coeficiente de expansão térmica, faz com que sejam excelentes% candidatos ao reforço de matrizes dúcteis. Compósitos de alumínio com CNTs têm sido desenvolvidos com o objetivo da obtenção de compósitos com baixo peso específico e alta resistência mecânica. A presente tese de doutorado possui como principal objetivo avaliar a viabilidade do uso de CNTs em compósitos de matrizes metálicas a base de Al e sua respectiva consolidação. Para isto, foram produzidos três diferentes compósitos com os CNTs: (i) alumínio comercialmente puro, (ii) com a liga AA7050 e (iii) um compósito híbrido unindo os três materiais. Os CNTs foram dispersos e impregnados nos pós metálicos por técnicas de ultrassom e por moinho de bolas de altíssima energia. A consolidação por metalurgia do pó envolveu prensagem e extrusão a quente. Ao longo do trabalho foi avaliado o impacto dos diferentes processamentos na qualidade do compósito e na integridade estrutural dos CNTs. Para caracterização foram utilizadas técnicas de microscopia eletrônica de varredura, difração de raios-x, espectroscopia Raman, espectroscopia de força atômica, termografia, fluorescência de raios-x, microdureza e desgaste por abrasão. Foi verificado que os CNTs podem fornecer reforço para ambas as matrizes desde que estejam dispersos, bem aderidos e com sua integridade estrutural preservada. A técnica que gerou melhor resultado foi da produção do compósito por ultrassom com rotoevaporadora. Nos compósitos de Al foi verificado que existe um teor máximo de CNTs que podem ser incorporados sem grandes prejuízos a conformação mecânica. Uma vez que, com o aumento da concentração de CNTs cresce a dificuldade em consolidar o compósito, acarretando em sua fragilização. De forma geral, o uso de CNTs como reforço aumenta a dureza e resistência ao desgaste abrasivo das matrizes. Como, por exemplo, a redução de perda de massa em 50% para o compósito 0,25%m CNT/Al e o aumento de dureza de 18,5% para o compósito 0,5%m CNT/AA7050 após envelhecimento da liga.
local.identifier.orcidhttps://orcid.org/0000-0002-9024-7298
local.publisher.countryBrasil
local.publisher.departmentENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA METALÚRGICA
local.publisher.initialsUFMG
local.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Metalúrgica, Materiais e de Minas

Arquivos

Pacote original

Agora exibindo 1 - 1 de 1
Carregando...
Imagem de Miniatura
Nome:
Desenvolvimento de Compósitos de Nanotubos de Carbono com Matrizes Metálicas de Alumínio e a Liga AA7050.pdf
Tamanho:
14.56 MB
Formato:
Adobe Portable Document Format

Licença do pacote

Agora exibindo 1 - 1 de 1
Carregando...
Imagem de Miniatura
Nome:
license.txt
Tamanho:
2.07 KB
Formato:
Plain Text
Descrição: