Caracterização microestrutural, propriedades mecânicas e elétricas do compósito cobre/grafeno obtido por laminação acumulada

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dc.contributor.advisorCouto, Antonio Augusto
dc.contributor.authorCruz, Ricardo Aparecido da
dc.date.accessioned2024-03-19T19:09:30Z
dc.date.available2024-03-19T19:09:30Z
dc.date.issued2024-02-06
dc.description.abstractO cobre e suas ligas são materiais estruturais utilizados nas indústrias e aplicações de engenharia devido à sua excelente condutividade térmica e elétrica e estabilidade química. A integração do grafeno, conhecido por sua excepcional condutividade elétrica, na matriz de cobre é uma estratégia promissora para melhorar as propriedades mecânicas sem sacrificar a condutividade elétrica. O processo Accumulative Roll Bonding (ARB) pode introduzir grafeno de forma eficaz e homogênea na matriz metálica e é adaptável à escala industrial. Este estudo investiga o impacto de diferentes concentrações de grafeno e dois protocolos de tratamento térmico (sem atmosfera controlada) nas propriedades mecânicas e elétricas de compósitos de cobre/grafeno submetidos a ARB. A microscopia óptica revelou mínimos vazios e poucos aglomerados de grafeno, e a análise de espectroscopia de energia dispersiva revelou ausência de óxido de cobre em algumas amostras. O teste de condutividade mostrou pouca influência do teor de grafeno e da temperatura do tratamento térmico de alívio de tensões na condutividade elétrica (~86% do Padrão Internacional de Cobre Recozido) dentro de um número limitado de ciclos de ARB. Os testes de tração não revelaram uma influência significativa do teor de grafeno e da temperatura do tratamento térmico de alívio de tensões na resistência mecânica e no alongamento (~2%). Um modelo matemático para o cálculo da tensão de fluxo em função da deformação verdadeira em uma laminação plana foi deduzido e utilizado para a estimativa da tensão limite de escoamento alcançada por ARB no cobre puro (99,9%p).
dc.description.sponsorshipIPM - Instituto Presbiteriano Mackenzie
dc.identifier.urihttps://dspace.mackenzie.br/handle/10899/38152
dc.language.isopt_BR
dc.language.isoen
dc.publisherUniversidade Presbiteriana Mackenzie
dc.subjectcobre
dc.subjectcompósito
dc.subjectgrafeno
dc.subjectcondutividade elétrica
dc.subjectpropriedades mecânicas
dc.subjectrecozimento
dc.subjecttratamento térmico
dc.subjectlaminação acumulativa
dc.titleCaracterização microestrutural, propriedades mecânicas e elétricas do compósito cobre/grafeno obtido por laminação acumulada
dc.typeTese
local.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/2893737202813850
local.contributor.advisorOrcidhttps://orcid.org/0000-0003-1503-1582
local.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/7755838081954163
local.contributor.authorOrcidhttps://orcid.org/0009-0000-1961-6161
local.contributor.board1Vatavuk, Jan
local.contributor.board1Latteshttp://lattes.cnpq.br/2607688973456560
local.contributor.board1Orcidhttps://orcid.org/0000-0002-9603-3338
local.contributor.board2Mei, Paulo Roberto
local.contributor.board2Latteshttp://lattes.cnpq.br/4173759561785422
local.contributor.board3Mendes Filho, Anibal de Andrade
local.contributor.board3Latteshttp://lattes.cnpq.br/4033093647135538
local.contributor.board3Orcidhttps://orcid.org/0000-0002-6230-8196
local.contributor.board4Santos, Givanildo Alves dos
local.contributor.board4Latteshttp://lattes.cnpq.br/0046237693009702
local.contributor.board4Orcidhttps://orcid.org/0000-0002-7064-3314
local.description.abstractenCopper and its alloys are structural materials used in industries and engineering applications due to their excellent thermal and electrical conductivity and chemical stability. Integrating graphene, known for its exceptional electrical conductivity, into the copper matrix is a promising strategy to enhance mechanical properties without sacrificing electrical conductivity. The Accumulative Roll Bonding (ARB) process can effectively and homogeneously introduce graphene into the metal matrix and is adaptable to an industrial scale. This study investigates the impact of varying graphene concentrations and two heat treatment protocols (with no controlled atmosphere) on the mechanical and electrical properties of ARBed copper/graphene composites. The optical microscopy revealed minimal voids and graphene clumps, and the energy dispersive spectroscopy analysis revealed the absence of copper oxide in some samples. The conductivity test showed little influence of graphene content and stress relief heat treatment temperature on electrical conductivity (~86% of the International Annealed Copper Standard) within a limited number of ARB cycles. The tensile tests did not reveal a significant influence of graphene content and stress relief heat treatment temperature on the mechanical strength and elongation (~2%). A mathematical model for calculating flow stress as a function of true strain in a flat lamination was deduced and used to estimate the yield stress achieved by ARB in pure copper (99.9 wt%).
local.description.sponsorshipOtherEmresa/Indústria: Termomecanica São Paulo SA
local.keywordscopper
local.keywordscomposite
local.keywordsgraphene
local.keywordselectrical conductivity
local.keywordsmechanical properties
local.keywordsannealing
local.keywordsheat treatment
local.keywordsaccumulative roll bonding
local.publisher.countryBrasil
local.publisher.departmentEscola de Engenharia Mackenzie (EE)
local.publisher.initialsUPM
local.publisher.programEngenharia de Materiais e Nanotecnologia
local.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
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