Influencia de la oxidación superficial del polvo de Cu en la obtención de piezas consolidadas de cobre con tamaño de grano nanométrico

Abstract

En el presente proyecto se ha intentado mejorar el procedimiento de obtención de compactos de partículas de cobre con tamaño de grano nanométrico. El objetivo principal ha sido reducir la capa de óxido superficial que impedía la cohesión interparticular provocando la fractura frágil de las probetas ensayadas. La capa de óxido ha sido reducida evitando la exposición a la atmósfera ambiental de las partículas de cobre obtenidas por molienda mecánica, y manipulándolas en todo momento bajo una atmósfera controlada de Argón proporcionada mediante una cámara estanca denominada Glove Box. Se han realizado dos topologías de compactos, a compresión y a tracción. Los compactos de tracción se han elaborado a temperaturas de 400º C y 500º C. Los compactos de compresión se han realizado a 400º C pues el propio ensayo se encarga de mejorar la cohesión y disminuir la porosidad. Posteriormente al ensayo de compresión, se han aplicado tratamientos térmicos de eliminación de tensiones internas y de mejora de ductilidad por separado para cada uno. Una vez ensayados, se han observado las superficies de fractura mediante microscopia SEM para corroborar los mecanismos de fractura. La microestructura ha sido estudiada mediante microscopia TEM y difracción de rayos X para controlar el tamaño de grano y obtener la dispersión de estos, dando valores entre 60 y 100 nm. Los resultados obtenidos han sido comparados con los obtenidos en el proyecto anterior (desarrollado por Ludvig Landälv) dando una mejora en la porosidad de un 1% (~96 %), y valores en los ensayos de compresión muy aproximados a los obtenido en el anterior proyecto (~700 MPa, 0,6<e<0,8). La dureza se ha mantenido en los valores comprendidos entre 2,1 y 2,3 GPa para compactos sin tratamientos térmicos. A pesar de la dificultad para conseguir los compactos por el nuevo método, se han conseguido dos tratamientos térmicos que mejoran las propiedades mecánicas (tensiones de rotura de 456 y 459 MPa, límites elásticos entre 180 y 216 MPa y deformaciones máximas entre 5,3 y 5,8%). La mejora del proceso en futuros proyectos puede pasar por la utilización de polvo inicial suministrado en atmósfera inerte, y su compactación en atmósfera controlada.