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Title: Síntesis de compositos cobre-alúmina obtenidos por molienda y el efecto de la microestructura en las propiedades mecánicas
metadata.dc.creator: ALBERTO LARA GUEVARA
Keywords: INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA;CIENCIAS TECNOLÓGICAS
metadata.dc.date: Dec-2012
Description: Los materiales compuestos base cobre tiene un extenso campo de aplicación en el campo de la electrónica y en la ingeniería eléctrica como materiales que tienen una alta conductividad eléctrica y térmica a elevadas temperaturas. El objetivo de este estudio es la evaluación de las propiedades de los materiales compuestos de matriz de cobre que fueron reforzados con partículas nano-métricas de alúmina (Al2O3) mediante mezclado en molino de bolas de vidrio, compactación en frío y sinterizado iso-térmico. Probetas de 1.0, 1.5, 2.0, 2.5 y 3.0% vol. de partículas de Al2O3 fueron mezcladas con polvo de cobre mediante molino de bolas a 100 rpm durante 6 h. Cada mezcla de polvos se compactó en frío a 420 MPa y se sinterizó a 900ºC durante 15 min en un horno tubular de cuarzo con cámara de nitrógeno. Los cambios micro-estructurales, así como los valores de resistencia a la tracción y micro-dureza Vickers de los materiales compuestos se analizaron y se explicaron en relación a las propiedades del cobre. Los cambios en el análisis del ancho medio de la mitad del pico (FWHM full width at half máximum analysis) de los picos de mayor intensidad de los patrones de difracción de rayos X (XRD) se usaron para evaluar la calidad cristalina relativa y también la interacción de la Al2O3 sobre la matriz de cobre. El efecto de la inclusión de partículas de Al2O3 se estudió mediante la técnica de espectroscopia dispersiva de energía de rayos X/microscopía electrónica de barrido (EDS energy dispersive x-ray spectroscopy-SEM scanning electron microscopy) dentro de la matriz de cobre y en los bordes de grano, lo que proveyó información relativa a la laminación de la alúmina que restringió el mecanismo de refuerzo y la mejora esperada en las propiedades mecánicas del material compuesto. Las técnicas antes descritas fueron excelentes herramientas para monitorear el proceso de manufactura con el fin de establecer las mejores condiciones durante las etapas de mezclado, compactación y sinterizado. La técnica EDS-SEM fue particularmente útil en la selección del tiempo de mezclado para obtener probetas sin impurezas debidas a la abrasión del cilindro de acero inoxidable del molino de bolas.
Copper based composite materials are widely applied in the electronics field and electrical engineering as highly conductive materials for operating at high temperatures. The objective of this study is the evaluation of copper matrix composite properties after alumina (Al2O3) nano-particles reinforcement by glass ball mixing, cold compacting and iso-thermal sintering. Samples of 1.0, 1.5, 2.0, 2.5 and 3.0% vol. Al2O3 particles were mixed with copper powder by ball milling at 100 rpm for 6h. Each powder mixture was cold compacted at 420 MPa and sintered at 900ºC for 15 min in a quartz tube furnace with a nitrogen chamber. Micro-structural changes, as well as tensile strength and Vickers micro-hardness values of the composite materials were analyzed and explained in relationship to the copper properties. The changes in the full-width-at-half-medium (FWHM) of the most intense X-ray diffraction (XRD) peaks were used to evaluate the relative crystalline quality and also the Al2O3 interaction with the Cu matrix. The Al2O3 particulate inclusion was studied by energy dispersive spectroscopy/scanning electron microscopy (EDS-SEM) inside the copper matrix and at the Cu grain boundaries, where information was provided about the alumina layering that restricted the reinforcement mechanism and the expected improvement in the composite mechanical properties. The aforementioned techniques were excellent tools for monitoring the copper-alumina composite manufacturing process in order to establish the best process conditions during the mixing, compacting and sintering stages. The EDS-SEM technique was particularly useful for selecting the mixing time to obtain samples without impurities due to abrasion of the ball milling stainless steel container.
URI: http://ri-ng.uaq.mx/handle/123456789/236
Other Identifiers: Cobre
Combinación de materiales con diferente estructura cristalina
Combination of different crystalline structure materials
Copper
Copper alumina composite fabrication
Fabricación de materiales compuestos cobre alúmina
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