Nanocompósitos Cerâmicos: B4C reforçado com CNT

Abstract

O objetivo do presente trabalho é produzir nanocompósitos cerâmicos de carboneto de boro (B4C) reforçados com nanotubos de carbono (CNT), por recurso a técnicas não convencionais.A ideia é incrementar a tenacidade à fratura do B4C como material protetor para área da balística, contrariando a sua rotura frágil. -------------Os CNT, devido às suas extraordinárias propriedades mecânicas, tais como elevada resistência e flexibilidade, apresentam-se como um reforço promissor para compósitos de matriz cerâmica.-------------A produção das misturas realizou-se no estado sólido por recurso à Sintese Mecânica (SM) a partir dos pós elementares. Utilizaram-se dois reforços, os nanotubos de parede simples (SWCNT) e os de parede múltipla (MWCNT), com teores de 0,5%pd.-------------A compactação foi efetuada em condições dinâmicas (CD) com ondas de choque recorrendo à configuração cilíndrica.A caraterização microestrutural das misturas compósitas revelou que não existe formação de novas fases, quer por SM, quer por CD, mantendo-se a estrutura cristalina romboédrica da matriz base.-------------- Infelizmente, apenas um dos quatro provetes preparados com B4C-CNT, foi realizado com sucesso. ---------------------------Todavia, foi possível estimar uma velocidade de detonação na gama 4,03-4,34 km/s que corresponde, para o tipo de configuração e emulsão explosiva utilizada, a uma pressão de detonação na gama 3,52-4,18 GPa. ----------As amostras não apresentaram macrodefeitos, tais como poros, inclusões e fendas.

-----------------------------------------------------The aim of the present study is to produce boron carbide (B4C) nanocomposites reinforced with carbon nanotubes (CNT) by non-conventional/ nonequilibrium processes. ------------------------------- The main idea is to enhance the toughness of the hard B4C ceramic, reversing its brittle fracture for ballistic protection applications. ---------------------------------- CNT, owing to their extraordinary mechanical properties, such as high strength and flexibility, have been considered a promising reinforcement for ceramic matrix composites.---------------------------The powder mixtures were synthesized, in the solid state, by Mechanical Alloying (MA). --------------------Two CNT types were selected, the single wall carbon nanotubes (SWCNT) and the multi wall carbon nanotubes (MWCNT), with 0.5 wt% content. -----------------------------The powders compaction was done by Shockwave using the cylindrical configuration.-------------------------------------It can be concluded, by microstructural analysis, that both systems retained the rhombohedral structure of the ceramic base.------------------------Unfortunately, some cylindrical setups were lost.---------------------------------------- Nevertheless, a detonation velocity was estimated in the range 4.03-4.34 km/s, corresponding to a detonation pressure of 3.52-4.8 GPa, respectively.------------------------------------- The samples were free of defects, such as pores, cracks and Mach defect.