Microstructure Analysis of Internally Oxidized Cu-C Composite

Análisis de la microestructura del compuesto Cu-C oxidado internamente

Sobre la base de los datos obtenidos experimentalmente, se estableció que las burbujas de tamaño submicrónico se forman por la oxidación interna del compuesto Cu-C con finas partículas de grafito dispersas. Se distribuyen homogéneamente en la matriz de Cu. Este proceso comienza con la disolución de oxígeno en el metal en las superficies libres, y continúa con la difusión de átomos de oxígeno en el volumen de la red cristalina de cobre donde reaccionan con las partículas de grafito. Las reacciones del oxígeno disuelto con el carbono dan lugar a los productos gaseosos (CO₂, CO), que no pueden disolverse en la red cristalina de la matriz. Las moléculas de gas, que quedan encerradas en el espacio anteriormente ocupado por el grafito, tienen un volumen específico mayor que el grafito sólido. En consecuencia, surgen tensiones de compresión en la matriz de cobre alrededor de las burbujas. La interacción de estos campos de tensiones con las dislocaciones deslizantes durante la carga podría mejorar las propiedades mecánicas del cobre. La cinética de oxidación interna en el compuesto Cu-C depende de la difusión de oxígeno en la matriz de cobre, y la profundidad de penetración del frente de oxidación interna indica la naturaleza parabólica del proceso.

INTRODUCCIÓN

Los materiales con alta conductividad eléctrica y térmica, respectivamente con estabilidad microestructural y resistencia a altas temperaturas, son muy atractivos para la industria eléctrica y electrónica y la industria de construcción de maquinaria especial (piezas refrigeradas activamente, toberas de cohetes, alambres y cables magnéticos, puntas de electrodos de soldadura). El cobre es uno de los metales más prometedores para estas aplicaciones porque tiene la conductividad térmica y eléctrica más alta entre los materiales estructurales. Además de su alta conductividad térmica, el cobre también tiene la ventaja de un módulo de elasticidad bajo, lo que minimiza las tensiones térmicas en estructuras enfriadas activamente. Por otro lado, el cobre requiere una mejora considerable en la resistencia para ser aplicable a altas temperaturas.

Se pueden utilizar diferentes mecanismos de fortalecimiento, como el endurecimiento por solución sólida, el trabajo en frío, el endurecimiento por precipitación y el endurecimiento por dispersión para mejorar propiedades mecánicas de los metales [1, 2]. En todos estos casos, el efecto de fortalecimiento es una consecuencia de las interacciones de las dislocaciones deslizantes con las barreras (átomos de soluto, precipitado, dispersoides, en lo sucesivo denominados simplemente inclusiones), y con otras dislocaciones.