Análise do incremento de nanoplacas de grafeno por forjamento de dobras acumulativas

Abstract

Os nanocompósitos de matriz metálica têm atraído atenção significativa principalmente pela sua alta relação resistência/peso, dureza e resistência ao desgaste melhoradas. O alumínio e suas ligas têm grande destaque como o material não ferroso mais popular, econômico e versátil para compósitos de matriz metálica. O grafeno, material nanoestruturado alotrópico do carbono, vem sendo utilizado como um reforço objetivando o desenvolvimento de nanocompósitos com matriz de alumínio, esse reforço com grafeno vem recebendo grande atenção devido ao seu peso leve, baixo coeficiente de expansão térmica, boas propriedades de resistência ao desgaste e à corrosão, desse modo, esses nanocompósitos são considerados como um grupo de novos materiais avançados, visto que podem cobrir uma gama de características superiores, onde em um material convencional essa combinação das propriedades não está disponível. Neste projeto buscou-se avaliar o comportamento do alumínio e da inserção de nanoplacas de grafeno durante o processo de deformação, principalmente no que tange a dispersão destes últimos, o processo de fabricação utilizado foi por forjamento de dobras cumulativas, baseado no conceito de deformação plástica severa que tem sido utilizada como uma proposta de formação de materiais com grande refino estrutural. Esse processo ocorreu em temperatura ambiente por até 30 etapas de forjamento onde entre as etapas, um tratamento de recozimento intermediário foi feito à 200°C por 1 hora, resultando em até 5.368,709,120 camadas para incorporar em torno de até 2% de nanopartículas de grafeno dispersos homogeneamente dentro da matriz liga de alumínio. Além disso, o Al monolítico (sem partículas de grafeno) também foi processado pelo mesmo método para comparação. Foram realizadas análises no microscópio óptico e os resultados indicam que foi formada uma estrutura com interfaces/intercamadas bem ligadas. Com o fito de avaliar o desempenho mecânico do nanocompósito, o teste de microdureza de indentação foi realizado. A microdureza das amostras processadas aumentaram com o aumento do número de dobras e aumentaram ligeiramente nos compósitos. Com base em resultados experimentais, este processo de forjamento por dobras acumulativas tem grande potencial para incorporar uniformemente grandes frações de volume de agentes de reforço em nanocompósitos de matriz metálica.