Fabrication and dampin behavior of particulate BaTio3 ceramic reinforced copper matrix composites

Fabricación y comportamiento en húmedo de cerámica de BaTio3 particulada reforzada con composites de matriz de cobre

Los composites con matriz metálica ofrecen oportunidades únicas para lograr multifuncionalidad en los materiales. En un intento por investigar la posibilidad de aumentar las características de humedad de metales estructurados, el cobre fue reforzado con partículas de BaTiO3 ferroeléctricas tetragonales (composites Cu-BaTiO3), usando técnicas de metalurgia en polvo. Se investigó el efecto del tamaño del particulado y tres condiciones de procesamiento, la atmósfera de sinterización, la velocidad de enfriamiento, y la presión de compactación uniaxial sobre la tetragonalidad, y por ende, las propiedades ferroeléctricas del polvo de titanato de bario; la investigación de todo esto se hizo empleando Calorimetría Diferencial de Barrido (Differential Scanning Calorimetry, DSC) y difracción de rayos X (XRD). Los resultados muestran que la atmósfera de sinterización y las velocidades de enfriamiento tenían poco efecto sobre la tetragonalidad del polvo de titanato de bario. La tetragonalidad del polvo de titanato de bario decrecía gradualmente con la disminución del tamaño de partícula. Sin embargo, el decrecimiento en la tetragonalidad junto con el decrecimiento en el tamaño de partícula era solamente severo en los polvos demasiado finos. Aunque no se encontró ninguna relación directa entre la presión de compactación uniaxial y la tetragonalidad, la presión uniaxial puede también disminuir la tetragonalidad del titanato de bario.

Se fabricaron tres composites de Cu-BaTiO3, D1, D2 y D3, reforzados con un 40% en volumen de partículas de titanato de bario, con tamaños promedio respectivos de 209µm, 66µm y 2µm. Se confirmó por DSC la retención de la fase tetragonal ferroeléctrica del titanato de bario después del proceso de formar el composite. Las microestructuras de composite observadas, usando microscopía óptica y de barrido electrónico, reveló dispersiones uniformes de partículas de titanato de bario en D1 y D2. En D3, el titanato de bario formó una estructura en forma de cadena, debido a una aglomeración extensiva de las partículas de refuerzo finas. Las características de humedad de los composites fueron evaluadas entre 25ºC y 165ºC,a una frecuencia de 1 Hz,usando Análisis Mecánico Dinámico (Dynamic Mechanical Analysis, DMA).