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Hacia una Fuerza y Plasticidad Equilibradas en Compuestos de Grafeno-Níquel: El Papel del Grafeno, Polvo Metálico Bimodal y Condiciones de Procesamiento

Autores: Kurapova, Olga Yu.; Smirnov, Ivan V.; Archakov, Ivan Yu.; Chen, Chao; Konakov, Vladimir G.

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2023

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Acceso abierto

Artículo científico


Categoría

Ciencias de los Materiales

Subcategoría

Materiales estructurales

Palabras clave

Grafeno
Níquel
Compuestos
Propiedades mecánicas
Microestructura
Optimización

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 5

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Debido a su mayor resistencia y menor peso en comparación con los metales convencionales, los compuestos de grafeno-níquel (Gr-Ni) han ganado recientemente un creciente interés para su uso en las industrias automotriz y aeroespacial. La dispersión homogénea de Gr, la dispersidad del polvo metálico y las condiciones de procesamiento juegan un papel clave en la obtención de la distribución del tamaño de grano deseada, una cantidad de límites de grano de alto ángulo, alcanzando así el equilibrio deseado entre la resistencia y la plasticidad del compuesto. Aquí, informamos sobre un enfoque para fabricar compuestos de grafeno-níquel con resistencia y ductilidad equilibradas a través de la optimización de la microestructura de la matriz de níquel. Se utilizó un contenido de plaquetas de grafito (GP) del 0.1-1 % en peso para la optimización de las propiedades mecánicas del material. Se realizó la conversión in situ de GP a Gr durante el paso de molienda. Este artículo discute el efecto de Ni de tamaño nano y micro bimodal (nNi y mNi) en las propiedades mecánicas y la microestructura de los compuestos Gr-Ni sintetizados utilizando un enfoque modificado de metalurgia de polvos. Se produjeron especímenes con diferentes relaciones nNi:mNi mediante compactación en dos etapas y se investigaron mediante difracción de rayos X (XRD), microscopía electrónica de barrido (SEM), microscopía electrónica de transmisión (TEM), espectroscopia Raman, difracción electrónica retrodispersada (EBSD) y nanoindentación. La mejor combinación de resistencia a la tracción última (UTS), límite de fluencia (YL), elongación y dureza se obtuvo para matrices de 100nNi y 50nNi, y los mejores compuestos fueron aquellos con 0.1 % de grafeno. La adición de más del 0.5 % en peso de GP a la matriz de níquel induce un cambio en el mecanismo de fractura de fractura dúctil a fractura frágil. Dedicado al 300 aniversario de la Fundación de la Universidad de San Petersburgo.

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